5.2. Компенсаційні стабілізатори напруги

Робота компенсаційних (транзисторних) стабілізаторів напруги базується на порівнянні вихідної напруги стабілізатора з еталонною. Якщо вони не рівні між собою, то різниця цих напруг підсилюється й подається на регулювальний елемент, який відновлює вихідну напругу до стабілізованої величини. Такі стабілізатори дозволяють розширити діапазон стабілізованих напруг та забезпечити вищу якість стабіліза­ції (Кст.и ≥ 50) порівняно з параметричними стабілізаторами.

За способом вмикання регулювального елемента відносно наван­таження, компенсаційні стабілізатори поділяють на послідовного та паралельного типів.

На рис. 36 зображено компенсаційний стабілізатор послідовного типу.

Рис. 36. Схема компенсаційного стабілізатора напруги

Транзистор VT1 виконує функцію регулювального елемент І транзистор VT2 — функцію підсилювального елемента. Еталонна напруга задається з допомогою стабілітрона VD. Вона порівнюється і напругою на резисторі R₂, яка пропорційна вихідній напрузі стабілізатора, тому що цей резистор є плечем дільника напруги R1, R₂. Різниця цих напруг підсилюється транзистором VT2 і виділяється на резисторі R у. Напруга на цьому резисторі є вхідною напругою регулювального елемента VT1 і, тому, зумовлює зміну напруги емітер-колектор VТ1, завдяки чому забезпечується стабілізація вихідної напруги.

ПРИКЛАДИ ДО РОЗДІЛУ

Задача 5.1. Вибрати стабілітрон для параметричного стабілізатора напруги, якщо навантаження має такі параметри: Р н = 75мВт;

напруга — U_H = 6,8 В.

Розв 'язок: Оскільки стабілітрон вибирається за напругою наван­таження, то U_{Ст и} = U_H = 6,8 В. Такій умові задовольняє стабілітрон типу КС468А.

Задача 5.2. Визначити опір баластного резистора R₆ в схемі па­раметричного стабілізатора, якщо потужність навантажен­ня Р_н - 50мВт; напруга — U_н = 5,6 В; напруга на вході стабілізатора U - 7,5 В.

Розв 'язок: Вибираємо стабілітрон за умовою U_{ст н} =U_U. Цій умо­ві задовольняє стабілітрон КС456А. Паспортні дані стабілітрона: U ст..н =5.6 В; Іст. мін, = ЗмА; І ст..макс = 30мА.

Визначаємо номінальне значення струму стабілізації стабілітрона:

Обчислюємо номінальне значення струму навантаження

Тоді балансовий опір дорівнює Вибираємо резистор 75 Ом.

Задача 5.3. Перевірити умови стабілізації параметричного стабілізатора, якщо коливання вхідної напруги становлять ±10%U. Стабілізатор виконано на базі стабілітрона КС456А, баластний опірRб = 75 Ом, потужність та напруга навантаження Р_п =50мВт,U= 5,6 В, номінальне значення вхідної напруги стабілізатора U= 7,5 В.

Розв’язок: З рівняння електричної рівноваги такого стабілізатора U = Uн+R б (I н+I ст) виражаємо струм стабілітрона

Де Rн = Uн² /Pн Ом – опір навантаження.

На підставі цього виразу знаходимо мінімальне значення струму через стабілітрон, яке відповідає пониженій на 10% вхідній напрузі

(U_miн = 0,9U = 6,75 В): І_CT(0,9U) = 7 мА.

Визначаємо максимальне значення струму через стабілітрон, що відповідає підвищеній на 10% вхідній напрузі (U_мін = 0,9U = 6,75 В) за тим лее виразом: І_СТ(1,1U) = 27мА.

Перевіряємо, чи забезпечує умови стабілізації цей стабілізатор шляхом порівняння мінімального І ст.мін = 3мА та максимального Іст.макс - 30мА значень струмів стабілітрона з струмами, визначеними для пониженої Iст(0,9U) = 7 мА та підвищеної І_СТ(1,1U) = 27мА вхідної напруги стабілізатора на 10%

Iст.мін < І _ст(0,9U), I_стмак-_с > I_ст(1,1U)

Отже, цей стабілізатор забезпечує умови стабілізації для коли­вань вхідної напруги ±10%U, тому що струм через стабілітрон не виходить за межі граничних значень струму стабілітрона.

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОПЕРЕВІРКИ

1. У чому полягає параметричний метод стабілізації?

2. Подайте умови вибору стабілітрона для параметричного стабілізатора.

3. Для чого необхідний баластний резистор?

4. Поясність критерій вибору величини баластного опору.

5. Подайте графічну інтерпретацію роботи параметричного стабілізатора.

6. На чому базується компенсаційний метод стабілізації?