Электроника

Рис. 6.10. Параметрический стабилизатор на стабилитроне.

а) принципиальная схема, б) преобразованная принципиальная схема, в) вольт-амперная характеристика стабилитрона, г) эквивалентная схема стабилизатора.

Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).

Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения постоянно сравнивается с эталонным напряжением. В зависимости от их соотношения сравнивающим и усиливающим элементом

262

вырабатывается управляющий сигнал для регулирующего элемента, изменяющий его режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

В качестве ИОН обычно используют ту или иную электронную цепь на основе стабилитрона, в качестве СУЭ часто используют операционный усилитель, а в качестве РЭ - биполярный или полевой транзистор. Чаще всего регулирующий элемент включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным (рис. 6.11,а). Иногда регулирующий элемент включают параллельно нагрузке, и тогда стабилизатор называют параллельным (рис. 6.11, б). В параллельном

стабилизаторе используется балластное сопротивление Rб , включаемое последовательно с нагрузкой.

Uвх

Рис. 6.11. Структурные схемы стабилизаторов напряжения:

а– последовательного, б – параллельного.

Взависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные). В непрерывных стабилизаторах регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных - в импульсном .

Рассмотрим типичную принципиальную схему непрерывного стабилизатора (рис. 6.12.). Эта схема соответствует приведенной выше структурной схеме последовательного стабилизатора. Из схемы (рис. 6.12)

очевидно, что на элементах R2 , R3 , D и T1 построен неинвертирующий

усилитель на основе ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного повторителя на транзисторе T1, а входным напряжением для него является выходное напряжение параметрического стабилизатора напряжения на

элементах R1 и D. В соответствии с указанными выше допущениями получаем:

UR3 IR3 R3 Uст;

UR2 IR2 R2 Uвых UR3;

IR2 IR3 Uст R3 .

265

обеспечивает протекание тока катушки индуктивности тогда, когда ключ выключен и, следовательно, исключает появление опасных выбросов напряжения на ключе в момент коммутации. LC-фильтр снижает пульсации напряжения на выходе.

Вопросы для самопроверки

1.Можно ли эксплуатировать выпрямитель без сглаживающего фильтра?

2.Укажите основные технические показатели выпрямительных схем. 3.Как подбирают вентили (диоды) для работы в схемах выпрямления? 4.Объясните физический смысл коэффициента пульсаций.

5.Нарисуйте графики, иллюстрирующие форму выпрямленного напряжения для однополупериодного выпрямителя, работающего на чисто активную и емкостную нагрузку.

6.Нарисуйте схему мостового выпрямителя и поясните принцип его работы.

7.В чем состоят достоинства мостового выпрямителя по сравнению с однополупериодным?

8.Укажите достоинства и недостатки сглаживающих RC-фильтров по сравнению с фильтрами типа LC.

9. В чем состоит различие между стабилизаторами напряжения параметрического и компенсационного типа?

10.Составьте схему параметрического стабилизатора постоянного напряжения на кремниевом стабилитроне. Объясните принцип действия схемы и назначение элементов.

11.С какой целью в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения используется источник опорного напряжения?

12. Найдите коэффициент стабилизации по напряжению, если при изменении напряжения на входе на 10% напряжение на выходе стабилизатора изменяется на 0,01%.

13.Какое из указанных значений выходного сопротивления

Rвых 1кОм.

14.Напряжение и ток на выходе стабилизатора на 10% меньше соответствующих величин на входе. Определите КПД стабилизатора.

266

Литература

1.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1982.

2.Игумнов Д.В., Королев Г.В., Громов И.С. Основы микроэлектроники: Учебник для техникумов. – М.: Высшая школа, 1991.

3.Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. – М.: Сов. радио, 1980.

4.Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измерительной аппаратуре. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1986.

5.Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1982.

6.Миловзоров В.П. Элементы информационных систем: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 1989.

7.Ерофеев Ю.Н. Основы импульсной техники: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1979.

8.Гольденберг Л.М. Импульсные устройства: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1981.

9.Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов / Под ред. В.А. Лабунцова. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

10.Булычев А.Л., Лямин П.М., Тулинов Е.С. Электронные приборы: Учебник для вузов. – Мн.: Высшая школа, 1999.

11.Батушев В.А. Электронные приборы: – М.: Высшая школа, 1980.

12.Лачин В.И., Савелов Н.С. . Электроника: Учебное пособие. – Ростов н/Д: Издательство <Феникс>, 2000.

13.Лебедев О.Н. Применение микросхем памяти в электронных устройствах: Справ. пособие. – М.: Радио и связь, 1994.

14.Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник. Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоатомиздат, 1984.

15.Цифровые измерения. АЦП/ЦАП: Пер. с англ./ Т. С. Ратхор .- 2-е изд., доп. - М.: Техносфера, 2006. - 390 с.

16.Микросхемы АЦП и ЦАП: Справочник. - М.: Додэка-XXI, 2005 -

432 с.