Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор для усиления тока

Компенсационные стабилизаторы напряжения

Компенсационные стабилизаторы напряжения в зависимости от места расположения регулирующего элемента (РЭ) разделяются на стабилизаторы с последовательным и параллельным включением РЭ . На рисунке представлена функциональная схема стабилизатора напряжения с последовательным РЭ.

Силовая цепь стабилизатора представляет из себя регулирующий элемент (РЭ) и нагрузку ( R Н). За счет изменения падения напряжения на РЭ поддерживается постоянство напряжения на нагрузке U 2. Цепь отрицательной обратной связи по напряжению (ООС) включает в себя: делитель напряжения (ДН), усилитель постоянного тока (УПТ), источник эталонного напряжения ( U ЭТ). Напряжение обратной связи ( U ОС) снимается с нижнего плеча ДН ( R Д2) и подается на вход УПТ, где происходит сравнение U ОС и U ЭТ. В УПТ усиливается разностное напряжение ( сигнал ошибки Uε = U ОС — U ЭТ), что приводит к изменению тока управления ( I У) и изменению падения напряжения на РЭ (∆ U РЭ). Напряжение на выходе ( U 2) при этом восстанавливается до своего первоначального значения. Например, при возрастании напряжения на входе ( U 1) или уменьшении тока нагрузки происходит увеличение сигнала ошибки ( Uε ), уменьшение тока управления ( I У) и увеличение напряжения на РЭ и восстановление напряжения на нагрузке.

Схема имеет более высокий КПД по сравнению со стабилизатором напряжения с параллельным РЭ. Недостатком схемы является невысокая надежность из- за возможных перегрузок РЭ по току.

Рассмотрим функциональную схему стабилизатора напряжения с параллельным РЭ:

При возрастании входного напряжения U 1 в первоначальный момент времени увеличивается напряжение на нагрузке U 2 и, следовательно U ОС. Последнее приводит к возрастанию напряжения ошибки Uε , тока управления I У и потребляемого тока I 1. При этом увеличивается падение напряжения на балластном резисторе D UR б и напряжение в нагрузке восстанавливается, т.е. уменьшается.

Схема имеет невысокий КПД из-за потерь на балластном резисторе Rб, но более высокую надежность, т.к. так как силовой транзистор включен параллельно по отношению к нагрузке и не подвергается воздействию при коротких замыканиях.

Принципиальная схема компенсационного стабилизатора

напряжения

На рисунке представлена принципиальная схема компенсационного стабилизатора непрервного действия с последовательным РЭ. Регулирующий элемент выполнен на транзисторе VT 1, УПТ на транзисторе – VT 2, источником эталлоного напряжения служит стабилитрон VD , резистор R 2 ограничивает ток стабилитрона. Делитель напряжения выполнен на резисторах R 3, R 4.

При возрастании напряжения U 1 в первоначальный момент времени возрастает напряжени на нагрузке U 2 и напряжение обратной связи U ОС, снимаемое с нижнего плеча делителя напряжения R 4. Напряжение ошибки U e увеличивается, потенциал эмиттера транзистора VT 2 остается постоянным, а потенциал базы становится наболее положительным. Транзистор VT 2 открывается, что приводит к увеличению тока IK 2. По закону Кирхгофа для узла:

I δ1 = I 1 – IK 2 , поэтому ток базы транзистора VT 1 уменьшается и транзистор призакрывается. Падение напряжения ∆ U КЭ1 увеличивается, а напряжение в нагрузке восстанавливается.

Рассмотрим перемещение рабочей точки на выходных характеристиках транзистора (РЭ) при возрастании входного напряжения. При этом нагрузочная прямая перемещается параллельно вправо по отношению к нагрузочной прямой для номинального уровня U 1ном.

При возрастании напряжения U 1 катет прямоугольного треугольника U 2 остается постоянным, изменяется падение напряжения ∆ U КЭ1 = U 1 – U 2 . Рабочая точка переходит из положения “ 1 ” в “ 2 ” .

Рассмотрим принцип действия компенсационного стабилизатора при изменении тока нагрузки.

При возрастании тока нагрузки возрастает потребляемый ток от источника I К1, что приводит к увеличению падения напряженя на РЭ — ∆ U КЭ1 и уменьшению напряжения на нагрузке. Рабочая точка переходит из положения “1” в “2” и происходит приоткрывание транзистора VT 1 за счет увеличения тока базы. Напряжение на нагрузке восстанавливается.

Способы повышения качества стабилизации в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия

Существуют следующие способы повышения качества стабилизации в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия :

1 Увеличение коэффициента усиления по постоянному току за счет использования в качестве УПТ вместо транзистора операционного усилителя . При этом повышается коэффициент стабилизации за счет увеличения коэффициента усиления, но снижается устойчивость системы с замкнутой ООС. Включение цепей коррекции (интегро-дифференцирующих звеньев) исключает частотные изменения коэффициента усиления и повышает устойчивость. На рисунке приведена схема компенсационного стабилизатора с параллельным РЭ и операционным усилителем. При возрастании напряжения U 1 в первоначальный момент времени увеличивается напряжение на нагрузке U Н. Это приводит к увеличению напряжения обратной связи и повышению положительного потенциала на базе транзистора VT1 . Транзистор VT 1 приоткрывается, возрастает ток , потребляемый от источника U 1 , увеличивается падение напряжения на балластном резисторе R1 и напряжение на нагрузке восстанавливается.

Читайте так же:
Кпд импульсного стабилизатора тока

Для увеличения коэффициента усиления УПТ можно увеличить сопротивление нагрузки R1 и , соответственно , напряжение питания и подавать его на УПТ от отдельного внешнего источника с большим уровнем напряжения .

2

Введение токостабилизирующего звена в выходной цепи УПТ, при этом исключается влияние изменений входного напряжения на выходной ток усилителя.

При возрастании входного напряжения U 1 напряжение на стабилитроне VD1 остается постоянным, что позволяет поддерживать постоянство напряжения между базой и эмиттером транзистора VT1 . При этом выходной ток стабилизатора тока ( IK1) остается постоянным. Поэтому выходной ток УПТ становится зависимым только от уровня напряжения обратной связи.

3

Введение дополнительных источников эталонного напряжения , которые устанавливаются в цепи эмиттера и базы транзисторного усилителя, при этом повышается чувствительность стабилизатора.

Функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения

Импульсный стабилизатор напряжения включает в себя РЭ ( VT1 ), сглаживающий фильтр ( LC ), схему управления.

Силовой контур импульсного стабилизатора имеет три состояния. При подаче управляющего импульса ( U ШИМ) на силовой транзисторный ключ VT1 происходит передача напряжения источника питания U 1 через открытый транзистор в нагрузку. Накапливается реактивная энергия в дросселе сглаживающего фильтра L . При размыкании ключа (на интервале паузы широтно- модулированного (ШИМ) сигнала) энергия дросселя передается через обратный диод VD в нагрузку. Если на интервале паузы ток дросселя спадает до нуля, то возникает режим прерывистого тока дросселя, при котором конденсатор разряжается в нагрузку. Схема управления включает в себя : делитель напряжения (R5, R6) с коэффициентом деления K1 = R6/ ( R5+R6); усилитель сигнала рассогласования с коэффициентом передачи K2 (U e = U ОС – U ЭТ); компаратор напряжения K3 , который формирует ШИМ — сигнал. Он равен “ 1 ” , если уровень пилообразного напряжения больше уровня напряжения U ОС. При возрастании входного напряжения U 1 уменьшается площадь между уровнем напряжения “ пилы ” и U ОС, что приводит к уменьшению по длительности ШИМ- сигнала. Среднее значение напряжения на выходе при этом уменьшается, т.е. U 2 восстанавливается.

Коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения

Компенсационный стабилизатор – это система автоматического регулирования с ООС. Дестабилизирующими факторами для выходного напряжения являются изменение тока нагрузки, температурный режим нелинейных элементов и изменение напряжения на входе. На выходе схемы сравнения получаем сигнал ошибки, как разность управляющего сигнала и эталонного напряжения. По сигналу ошибки U e изменяется состояние РЭ, засчет чего поддерживается постоянство напряжения на выходе U2 . Качество стабилизации компенсационного стабилизатора определяется значением петлевого коэффициента усиления Кпет:

где К1- коэффициент передачи делителя цепи обратной связи ;

К2=β1 × β2 × × × β n – коэффициент усиления по току составного транзистора УПТ, если в качестве УПТ используется операционный усилитель, то

Для компенсационных стабилизаторов напряжения непрерывного действия – К3=β1 × β2 × × × β n – коэффициент усиления по току составного транзистора РЭ .

Для компенсационного стабилизатора напряжения импульсного действия:

, где U пм – размах пилообразного напряжения генератора пилы.

Способы повышения качества стабилизации в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия

Компенсационный стабилизатор – это система автоматического регулирования с ООС.

Дестабилизирующими факторами для выходного напряжения являются изменение тока нагрузки, температурный режим нелинейных элементов и изменение напряжения на входе. На выходе схемы сравнения получаем сигнал ошибки U e , как разность управляющего сигнала и эталонного напряжения. В зависимости от U e изменяется состояние РЭ, за счет чего поддерживается постоянство напряжения на выходе U ВЫХ . Качество стабилизации компенсационного стабилизатора определяется значением петлевого усиления К пет :

где К д — коэффициент передачи делителя цепи обратной связи;

Читайте так же:
Повышающего преобразователя стабилизатор тока

К у – коэффициент усиления по току транзистора УПТ, если в качестве УПТ используется операционный усилитель, то

Для компенсационных стабилизаторов напряжения непрерывного действия К р =β 1 Ч β 2 Ч Ч Ч βn– к оэффициент усиления по току составного транзистора РЭ.

Для компенсационного стабилизатора напряжения импульсного действия: , где пм – размах пилообразного напряжения генератора пилы.

Если цепь ОС разорвать, то . Поэтому надо иметь как можно меньше! Это является важной предпосылкой для синтеза РЭ.

Если замкнуть цепь ОС, то процесс регулирования можно представить так:

Знак минус в первом уравнении говорит о том, что ОС – отрицательная.

Решим систему относительно :

Это и есть основное уравнение стабилизатора в установившемся режиме. Очевидно, что петлевое усиление должно быть большим и, если , а >> 1.

Существуют следующие способы повышения качества стабилизации в компенсационных стабилизаторах непрерывного действия:

1 Увеличение коэффициента усиления по постоянному току за счет использования в качестве УПТ вместо транзистора операционного или дифференциального усилителя . При этом повышается коэффициент стабилизации за счет увеличения коэффициента усиления, но снижается устойчивость системы с замкнутой ОС. Включение цепей коррекции (интегро-дифференцирующих звеньев) исключает частотные изменения коэффициента усиления и повышает устойчивость. На рисунке приведена схема компенсационного стабилизатора с параллельным РЭ и операционным усилителем. При возрастании напряжения U 1 в первоначальный момент времени увеличивается напряжение на нагрузке U Н . Это приводит к увеличению напряжения обратной связи и повышению положительного потенциала на базе транзистора VT1. Транзистор VT1 приоткрывается, возрастает ток, потребляемый от источника U 1 , увеличивается падение напряжения на балластном резисторе R1 и напряжение на нагрузке восстанавливается.

Для увеличения коэффициента усиления Ку можно увеличить сопротивление нагрузки УПТ — R1 и, соответственно, напряжение питания, подавая его на УПТ от отдельного внешнего источника U 11 .

2. Введение токостабилизирующего звена в выходной цепи УПТ, при этом исключается влияние изменений входного напряжения на выходной ток усилителя.

При возрастании входного напряжения U 1 напряжение на стабилитроне VD1 остается постоянным, что позволяет поддерживать постоянство напряжения на резисторе R2. При этом выходной ток стабилизатора тока (I K1 ) остается постоянным. Поэтому выходной ток УПТ зависит только от уровня напряжения обратной связи и не зависит от входного напряжения.

3. Введение дополнительных источников эталонного напряжения , которые устанавливаются в цепи эмиттера и базы транзисторного усилителя, при этом повышается чувствительность стабилизатора, но плавная регулировка выходного напряжения невозможна.

Стабилизатор с выходным напряжением меньше чем можно построить по схеме :

Здесь VD1 подключен к дополнительному источнику . Выходное напряжение

Главное, что бы обеспечивался нормальный режим VT2 по постоянному току. Здесь выходной делитель следит за изменением не выходного напряжения, а за суммой .

В тех случаях, когда требуется высокая температурная стабильность КСН и малый временной дрейф применяют дифференциальные схемы сравнения (особенно при низких выходных напряжениях).

Здесь VT2 – эмиттерный повторитель. Он создаёт напряжение Uэт’=Uэт – Uэб, а усилительный элемент(VT3) считает его эталоном. В итоге, в диагональ измерительного моста встречно включены два участка э-б, тогда температурный дрейф их токов в одинаковой степени смещает рабочие точки и дестабилизации напряжения на коллекторе VT3 не возникает.

Поскольку КСН – схемы с обратной связью, то они могут возбуждаться, т. е становиться генераторами колебаний. В этом значительную роль играют флуктуации входного напряжения (и токи нагрузки) а также инерционные свойства транзисторных каскадов. Обычно выход КСН шунтируют конденсатором С, что повышает нагрузочную способность при работе на импульсную нагрузку и повышает устойчивость. Конденсатор ограничивает полосу пропускания усилителя цепи ОС, что повышает устойчивость, но и снижает полосу пропускания КСН для дестабилизирующих воздействий. Удобно рассмотреть частотную зависимость выходного сопротивления стабилизатора —

1,2 – области нормальной работы стабилизатора

ω 0 — частота возможного резонанса LC фильтра на вход стабилизатора

ω Р — граничная частота полосы пропускания усилительного элемента (УЭ)

Читайте так же:
Lm1085 как стабилизатор тока

4 – область, определяемая частотными свойствами конденсатора нагрузки С.

Для получения малых выходных напряжений любой полярности обычно используют встречное включение двух стабилизаторов.

Здесь может быть любой полярности и величины. Выходное сопротивление выше, а коэффициент стабилизации ниже, чем у одного стабилизатора.

Стабилизаторы помимо K U , характеризуются ещё и коэффициентом сглаживания пульсаций — q, которые в общем случае не равны. Неравенство может быть в ту или другую сторону. Для повышения q , верхнее плечо следящего делителя шунтируют ёмкостью (см схему) и его коэффициент передачи K Д для пульсаций получается больше, чем для постоянной составляющей и петлевое усиление выше.

Функциональная схема импульсного стабилизатора постоянного напряжения (РЭ работает в ключевом режиме).

Импульсный стабилизатор напряжения включает в себя РЭ (VT1), сглаживающий фильтр (LCD), следящий делитель(R5,R6), усилительный элемент (DA1) и ШИМ (DA2 ).

Силовой контур импульсного стабилизатора имеет два состояния. При подаче управляющего импульса (U ШИМ ) на силовой транзисторный ключ VT1 происходит передача напряжения источника питания U 1 через открытый транзистор в нагрузку. Накапливается реактивная энергия в дросселе сглаживающего фильтра L. При размыкании ключа (на интервале паузы широтно-модулированного сигнала) энергия дросселя передается через обратный диод VD в нагрузку. Если на интервале паузы ток дросселя спадает до нуля, то возникает режим прерывистого тока дросселя, при котором конденсатор разряжается в нагрузку.

Схема управления включает в себя: делитель напряжения (R5, R6) с коэффициентом передачи Kд = R6/(R5+R6); усилитель сигнала рассогласования DA1 с коэффициентом передачи Kу (U e = U ОС – U ЭТ ); компаратор напряжения DA2, который формирует ШИМ — сигнал. Он равен “1”, если уровень пилообразного напряжения больше уровня напряжения U ОС . При возрастании входного напряжения U 1 уменьшается площадь между уровнем напряжения “пилы” и U ОС , что приводит к уменьшению по длительности ШИМ- сигнала. Среднее значение напряжения на выходе при этом уменьшается, т.е. U 2 восстанавливается.

Линейный стабилизатор напряжения со сверхнизким падением напряжения и ограничением по току

традиционно в большинстве линейных стабилизаторов, работающих с последовательным регулирующим элементом, использовались мощные биполярные транзисторы. Для улучшения параметров используются транзисторы Дарлингтона, имеющие более высокий коэффициент усиле­ния по току. Мнение части конструкторов состояло в том, что есте­ственной областью применения биполярных транзисторов яшяется ли­нейный стабилизатор, а МОП-транзисторы по праву используются в схемах ИИП из-за их прекрасных свойств в режиме переключения.

Было и остается много оснований для таких рассуждений, но посто­янное улучшение свойств МОП-транзисторов вынуждает теперь в неко­торых случаях изменить точку зрения. Низкое напряжение насыщения биполярных транзисторов связано с несуществующим в МОП-транзис­торах механизмом введения в базу неосновных носителей. Однако бла­годаря непрерывному усовершенствованию получены МОП-транзисторы с намного более низкими значениями R^, чем были до настоящего вре­мени. С практической точки зрения низкая величина R^ играет ту же роль, что низкое напряжение насыщения (^^cE(sat)) ^ биполярных транзис­торах, а именно, благодаря малому R^ имеем низкое падение напряже­ния на соответствующем устройстве. Эта ситуация требует еще раз взглянуть на применение мощных МОП-транзисторов в качестве про­ходных элементов в линейных стабилизаторах, особенно тех, которые рассчитаны для работы с малым падением напряжения. Вместе с низ­ким R^, МОП-транзисторы имеют высокий коэффициент усиления по току, превышающий коэффициент усиления транзистора Дарлингтона. Вместе с легким управлением, теперь имеются МОП-транзисторы, ра­ботающие с уровнями логических сигналов, которые попадают в глубо­кое насыщение при напряжении на затворе 5В. Часто это более удобно чем 10 или 15 В, который был необходимы ранее.

Линейный стабилизатор, схема которого приведена на рис. 20.1, мо­жет обеспечить через нагрузку ток 2,5 А при падении на нем напряже­ния около 85 мВ. Этого удается достичь благодаря исключительно низ­кому значению л-канального МОП-транзистора MTP50N05EL, равному 0,032 Ома. Имеются и другие мощные МОП-транзисторы с низ­ким такие как IRFZ40 фирмы International Rectifier Соф. (R^ = 0,028 Ома), 2SK905 фирмы Fuji (R^^ = 0,03 Ома) и RFGSONOS фирмы Harris (Rj^ = 0,022 Ома). Все они л-канальные транзисторы, работающие в ре­жиме обогащения, но не являются прямой заменой транзистора MTP50N05EL. Рассматриваемый стабилизатор обеспечивает защиту по току на уровне 3 А. Резистор датчика тока имеет сопротивление всего лишь 0,002 Ома и может быть выполнен в виде отрезка медного провода №23 длиной 4 см. Можно использовать провод №21 длиной 5 см. Скорее всего потребуется немного поэкспериментировать, чтобы точно отрегу­лировать уровень ограничения. В любом случае ОУ Z.71006 обеспечивает достаточное усиление для надежной защиты от перегрузки или коротко­го замыкания на заданном уровне. В то же время очень малое сопро­тивление датчика тока практически не приводит к снижению к.п.д.

Читайте так же:
Параметры стабилизаторов постоянного тока

Рис. 20.1. Линейный стабилизатор со сверхнизким падением напря­жения. Изображение транзистора Q как устройства, работающего в режиме обеднения, не ошибка. Скорее это л-канальный МОП-транзистор, использующий режим обогащения с необычно низким сопротивлением во включенном состоянии R^^, Транзистор Q работает как потоковый повторитель. Linear Technology СофогаНоп.

Для работы стабилизатора требуется вспомогательный источник по­стоянного напряжения 12 В с током в несколько мА, но обычно такой источник имеется в основном устройстве, потому что различные ИС ра­ботают с напряжением питания 12 В.

Параметрический стабилизатор напряжения на транзисторе

Итак, справа изображена схема простейшего транзисторного стабилизатора напряжения.

  1. Iк — коллекторный ток транзистора
  2. Iн — ток нагрузки
  3. Iб — ток базы транзистора
  4. IR — ток через балластный резистор
  5. Uвх — входное напряжение
  6. Uвых — выходное напряжение (падение напряжения на нагрузке)
  7. Uст — падение напряжения на стабилитроне
  8. Uбэ — падение напряжения на p-n переходе база-эмиттер транзистора

Как такой стабилизатор работает и чем его работа отличается от работы параметрического стабилизатора на стабилитроне? Да почти ничем их работа не отличается, — напряжение на выходе схемы остаётся стабильным в результате наличия на вольт-амперных характеристиках (стабилитрона и p-n перехода база-эмиттер транзистора) участков, на которых падение напряжения слабо зависит от тока. То есть как и у всех параметрических стабилизаторов стабильность достигается внутренними свойствами компонентов.

Действительно, как видно из рисунка, падение напряжения на нагрузке равно разности падений напряжений на стабилитроне и на p-n переходе БЭ транзистора. Поскольку падение напряжения на стабилитроне слабо зависит от тока (на рабочем участке оно равно напряжению стабилизации), падение напряжения на прямосмещённом p-n переходе тоже слабо зависит от тока (для кремниевого транзистора его можно взять примерно таким же, как для обычного кремниевого диода — примерно 0,6 Вольт), то получается, что и выходное напряжение тоже постоянно.

Теперь добавим немного математики.

С напряжением на нагрузке (выходным напряжением) уже всё понятно: Uвых=Uст-Uбэ, давайте рассчитаем R и область нормальной работы стабилизатора. Но прежде нарисуем рядом два рисуночка — кусок схемы нашего стабилизатора и кусок простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне:

Похоже, не правда ли? Более того, рассуждения и выводимые из них соотношения для расчёта R и области нормальной работы тоже очень похожи.

Уравнение, описывающее токи и напряжения для выдранного выше куска схемы нашего стабилизатора:

Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на стабилитроне всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе базы транзистора. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:

Если учесть, что в нашем случае, когда транзистор включен по схеме с общим коллектором, ток базы связан с током эмиттера соотношением Iэ=Iб(h21Э+1), ток эмиттера равен току нагрузки (потому что в цепь эмиттера же у нас нагрузка включена), а напряжение на стабилитроне в рабочем режиме меняется незначительно (вместо Uст min возьмём просто Uст), то получим, что

Читайте так же:
Стабилизатор тока для электролизера

h21Э+1 — это коэффициент усиления по току для схемы с общим коллектором (h21K), но поскольку h21Э обычно достаточно большой, то нередко слагаемое «+1» выкидывают и считают, что h21К=h21Э, тогда формула (3) становится чуть проще:

Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе базы транзистора и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:

Перегруппировав это выражение, получим:

Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно (первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю), а также то, что Iн=Iэ=Iбh21Э («+1» — выкинем), тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:

(4)

Из этой формулы хорошо видно преимущество такого транзисторного стабилизатора над параметрическим стабилизатором на стабилитроне — при прочих равных параметрах у транзисторного стабилизатора выходной ток может меняться в более широких пределах.

Для примера опять возьмём стабилитрон КС147А (Iст=3..53мА), и прикинем на какой максимальный ток мы сможем рассчитывать при понижении напряжения с 6..10В до 5В при условии, что выходной ток может меняться от нуля до Imax. Транзистор возьмём КТ815А (h21Э=40). Решив совместно систему уравнений (3), (4), получим R около 110 Ом и максимальный ток порядка 550 мА.

Однако стоит заметить, что нестабильность выходного напряжения в данном случае будет ещё хуже, поскольку теперь к нестабильности напряжения на стабилитроне добавится ещё нестабильность падения напряжения на p-n переходе транзистора. Плюс мы ещё не учли, что выходное напряжение будет меньше, чем на стабилитроне на величину падения напряжения на p-n переходе, так что по хорошему нам бы надо было взять стабилитрон не на 4,7В, а на 5,1 или даже на 5,6 Вольт (я специально взял для примера такой же стабилитрон, как и в статье про параметрический стабилизатор на стабилитроне, чтобы нагляднее было видно насколько при одном и том же стабилитроне будет отличаться ток нагрузки).

Собственно, методы борьбы с нестабильностью здесь совершенно аналогичные — нужно как-то уменьшить нестабильность напряжения на стабилитроне. Для этого можно, как и в прошлый раз, взять более узкий рабочий участок ВАХ стабилитрона. Это естественно, также приведёт к сужению области нормальной работы (потому что диапазон изменения рабочего тока стабилитрона уменьшится), но в данном случае, когда область нормальной работы и так шире, чем у параметрического стабилизатора на стабилитроне (примерно в h21Э раз), мы вполне можем себе позволить отказаться от части диапазона выходного тока и/или части диапазона входного напряжения ради увеличения стабильности выходного напряжения.

Ещё больше увеличить область нормальной работы можно, если использовать два транзистора, включенные по схеме Дарлингтона или Шиклаи (рисунок слева). В этом случае h21Э будет гораздо больше.

Ну и самый писк — сделать компенсационный стабилизатор напряжения на операционном усилителе, поскольку коэффициент усиления ОУ не просто больше, а значительно, гораздо, во много — много раз больше, чем у любого транзистора (соответственно, мы сможем в ещё более узком диапазоне менять ток через стабилитрон, получим ещё меньшее изменение напряжения на нём и, как следствие, — ещё более стабильное выходное напряжение).

Есть другой вариант — можно вместо обычного стабилитрона взять интегральный стабилитрон, например, TL431. В этом случае, кроме значительно меньшей нестабильности, получим ещё и возможность регулирования выходного напряжения.

На закуску скажу, что лёгким движением руки такой стабилизатор напряжения можно превратить в стабилизатор тока (нужно просто стабилизировать напряжение не на нагрузке, а на специальном токоизмерительном резисторе).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию