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.
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;
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)
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.
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.
- Iк — коллекторный ток транзистора
- Iн — ток нагрузки
- Iб — ток базы транзистора
- IR — ток через балластный резистор
- Uвх — входное напряжение
- Uвых — выходное напряжение (падение напряжения на нагрузке)
- Uст — падение напряжения на стабилитроне
- 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
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).