stabilizatori parametrice de tensiune

regulator parametrică tensiune - un dispozitiv în care stabilizarea tensiunii de ieșire se realizează prin neliniaritate puternică a caracteristicilor curent-tensiune a componentelor electronice utilizate pentru a construi stabilizator (adică datorită proprietăților intrinseci ale componentelor electronice, fără a construi sistem special de control de tensiune).

Pentru a construi o tensiune parametric regulatoare sunt utilizate de obicei stabistorov Zener și tranzistori.

Din cauza eficienței scăzute a unor astfel de stabilizatori sunt utilizate în principal în circuitele de joasă tensiune (cu sarcini de până la câteva zeci de miliamperi). Cel mai adesea, acestea sunt utilizate ca surse de tensiune de referință (de exemplu, stabilizatori de tensiune Schemele de compensare).

regulatoare de tensiune parametrice sunt o singură etapă, în mai multe etape și pod.

Să considerăm cea mai simplă tensiune parametric stabilizator Zener diode construit pe baza (schema de mai jos):

I - curentul prin diodă Zener
Ir - curentul de sarcină
Vout = Ust - tensiunea de ieșire stabilizată
Uin - tensiune de intrare unstabilized
R0 - balast (, călire restrictiv) rezistor

Funcționarea stabilizatorului se bazează pe proprietatea diodă Zener, că zona de lucru a curent-tensiune caracteristică (de la I min înainte I max) Zener tensiune practic neschimbat (de fapt, variază de curs de la Ust min la Ust max, dar putem presupune că Ust min Ust = max = Ust).

În diagramă, atunci când tensiunea de intrare sau curentul de sarcină - tensiune de sarcină practic neschimbat (aceasta rămâne aceeași ca în zener) variază în schimb curentul prin dioda Zener (în cazul modificărilor de tensiune de intrare și curentul prin rezistor de balast prea). Adică, tensiunea de intrare în exces blanked balast rezistor, amploarea căderii de tensiune pe acest rezistor este dependentă prin ea curent, iar curentul prin ea este de asemenea afectat de curentul prin diodă Zener, și, prin urmare, se pare că schimbarea curentului prin dioda Zener reglează căderea de tensiune pe un rezistor de balast.

Ecuațiile care descriu funcționarea schemei:

Ui = Ust + IR0. dat fiind că I = Ir + Ist obține

Pentru funcționarea normală a stabilizatorului (tensiunea la bornele sarcinii a fost întotdeauna în domeniul de Ust Ust min la max) impune ca curentul prin dioda Zener a fost întotdeauna în intervalul I I min la max. Curentul minim prin dioda Zener va curge cu o tensiune minimă de intrare și curentul maxim de sarcină. Știind acest lucru, vom găsi rezistența rezistor de balast:

R0 = (Uin Ust min-min) / (Ir max + Ist min) (2)

Curentul maxim prin dioda Zener va curge cu un curent minim de sarcină și tensiunea maximă de intrare. Având în vedere acest lucru, iar cele de mai sus cu privire la curentul minim prin dioda Zener, folosind ecuația (1), se poate găsi o zonă de funcționare normală a stabilizatorului:

Rearanjarea această expresie, obținem:

Dacă presupunem că minimă și maximă de stabilizare a tensiunii (Ust Ust min și max) diferă ușor, atunci primul termen din dreapta poate fi considerat egal cu zero, atunci ecuația care descrie regiunea funcționarea normală a stabilizatorului. ia forma următoare:

Din această formulă vizibilă imediat una dintre dezavantajele unei astfel de stabilizator parametric - nu putem schimba foarte mult curentul de sarcină, deoarece îngustează circuitul gama de tensiune de intrare, în plus, se poate observa că intervalul de sarcină variația curent poate fi mai mare decât intervalul de variație a curentului de stabilizare diodă Zener (deoarece, în acest caz, partea dreaptă a ecuației devine negativ la toate)

În cazul în care curentul de sarcină este constantă sau modificări neesențial. atunci formula pentru determinarea zonei de funcționare normală devine destul de elementar:

În continuare, să se calculeze eficiența stabilizatorului nostru parametrice. Acesta va fi determinat de raportul dintre puterea transmisă la puterea de intrare a sarcinii: Eficiența = Ust * Ir / Uin * I. Dacă considerați că am = Ir + I, obținem:

Din ultima ecuație, se vede că este mai mare diferența dintre tensiunea de intrare și de ieșire, și cu atât mai mare curent prin dioda Zener - eficienta mai rău.

Pentru a înțelege ce înseamnă „mai rău“ și cât de rău este cazul chiar și cu eficiența stabilizatorului în - să folosească formula de mai sus, încercați să dau seama ce s-ar întâmpla dacă scăderea naprugu spun 6-10 volți la 5. Ia cele mai frecvente dioda Zener, spune KS147A. Stabilizarea curentă poate varia 3-53 mA-x. Că la astfel de parametri Zener obține o zonă de lucru normală la nivel 4 Volta - avem nevoie pentru a lua un rezistor de balast 80 Ohm (se folosește formula 4, deoarece curentul de sarcină au un permanent, pentru că în cazul în care nu este, atunci totul va fi chiar mai rau). Acum, de formula 2 poate fi calculată, putem în acest caz, să se bazeze pe ce fel de curent de sarcină. S-a obținut numai 19,5 mA și eficiența în acest caz, în funcție de tensiunea de intrare în intervalul de la 14% la 61%.

Dacă acesta este cazul conta la un curent maxim de ieșire, putem conta cu condiția ca curentul de ieșire este constantă, și poate varia de la zero la Imax, apoi decise de comun acord de către sistemul de ecuații (2) și (3) obținem R0 = 110 ohmi, imax = 13,5 mA. După cum puteți vedea, curentul maxim de ieșire este transformat de aproape 4 ori mai mică decât curentul maxim al diodă Zener.

Mai mult decât atât, tensiunea de ieșire obținută la acest regulator va avea instabilitate considerabilă în curentul de ieșire (la tensiunea KS147A VAC variază de la șantier 4,23 la 5,16V) care poate fi inacceptabil. Singura modalitate de a face față cu instabilitatea în acest caz - să ia o porțiune de lucru CVC mai înguste - astfel, pentru care tensiunea nu variază de la 4.23 la 5,16V și anume de la 4,5 la 4,9V, dar în acest caz, iar curentul de funcționare zener nu va fi 3..53mA și spune 17..40mA. În consecință, și fără acea zonă mică a funcționării normale a stabilizatorului va fi chiar mai puțin.

Astfel, singurul avantaj al acestui stabilizator - este simplitatea sa, cu toate acestea, după cum am spus, astfel de stabilizatori este acolo în prezent, chiar și găsesc utilizare activă ca referințe de tensiune pentru mai multe scheme complexe.

Cea mai simplă schemă, permițându-ne pentru a obține un curent de ieșire mult mai mare (sau mai mare de funcționare în mod substanțial zona normală, sau ambele) - stabilizator parametric pe tranzistor.