Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор напряжения - это электронное устройство, которое обеспечивает постоянство входного напряжения или тока нагрузки.

Стабилизаторы напряжения подразделяются на параметрические, компенсационные и импульсные. Основными параметрами стабилизаторов являются:

выходное напряжение Ивых; выходной ток 1вых;

пределы изменения входного напряжения Д Ивх; рассеиваемая мощность Ррас;

коэффициент нестабильности по напряжению KHV и току К ш :

KHV = АИ™ -АИвх -100%;

KHI =

АИ I

вых вых

вых вых

ИИ А1

вы

температурный коэффициент напряжения и др.

100%;

Параметрические стабилизаторы напряжения строятся на основе стабилитронов или стабисторов (рис.101).

/ст1

Цб.

R б

ИвхС ZVD

R н

1

Ивых Ин

И

1ст мин.

1стмак..

а)б)

Рис. 101. Схема параметрического стабилизатора напряжения (а), вольт-

амперная характеристика (б).

I

н

Схема состоит из балластного резистора Кб и стабилитрона VD. При изменении входного напряжения Ивх напряжение на выходе стабилизатора будет изменятся незначительно, т. к. оно определяется малоизменяющимся обратным напряжением стабилитрона Истаб.. При этом будет только изменятся ток через стабилитрон 1стаб.. Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину сопротивления Кб, при котором ток через стабилитрон лежал в пределах: 1ст.тт<1ст<1ст.тах при изменении напряжения Ивх в заданных пределах.

Рассмотренная выше схема параметрического стабилизатора напряжения отличается низким КПД и небольшими нагрузочными токами. Нагрузочной ток можно повысить, если на выходе поставить эмиттерный повторитель (рис.102). Транзистор VT выбирается исходя из заданного тока нагрузки.

Компенсационный стабилизатор напряжения представляет собой устройство автоматического регулирования. Он включает в себя усилитель и регулирующий элемент, в качестве которого применяются транзисторы (рис.103).

Принцип работы компенсационного стабилизатора напряжения заключается в том, что при изменении входного напряжения ивх или тока нагрузки 1н изменяется выходное напряжение ивых. Это изменение Ливых поступает на вход усилителя, усиливается и изменяется напряжение на регулирующем элементе ир таким образом, чтобы стабилизировать выходное напряжение ивых.

ут1 н

$VD C

Rэ

R,

Цвых

Регулиров. элемент

Усилитель

I

Цоп

4

X

Цвых Цн

i

J

вх

Рис. 102. Параметрический стабилизатор напряжения с эмиттерным повторителем.

Рис. 103. Структурная схема компенсационного стабилизатора напряжения.

Для схемы стабилизатора Цвх=ир+ивых. При изменении входного напряжения на величину ЛЦвх имеем: (U + DU ) = (U + DU ) + (U + DU ).

Необходимо, чтобы ЛUp®ЛUвх, а DUkO.

В качестве усилителя могут использоваться транзисторные каскады, ОУ и т.д. В настоящее время в качестве стабилизаторов напряжения широко используются интегральные схемы серии К142. Они построены на принципе компенсационных стабилизаторов напряжения и подразделяются на универсальные стабилизаторы и стабилизаторы с фиксированным напряжением.

Универсальные стабилизаторы напряжения имеют внешний делитель напряжения, с помощью которого выходное напряжение можно регулировать в

широких пределах. К ним

Иост

-15

Ивх

Сф1

13

J н

4

R1

Сф2

R2

1

R н

Л

Ивых

Рис. 104. Стабилизатор напряжения на ИС К142ЕН3.

относятся микросхемы

К142ЕН1, К142ЕН2, К142ЕН3, К142ЕН10.

Микросхема К142ЕН3 имеет защиту по короткому замыканию и от нагрева (рис.104). Расчет универсального стабилизатора производится исходя двух условий:

I > 1,5мА и

де

(R1 + R2)

из

И

2,6

R

I И

Мощность рассеивания на ИС определяется по формуле: Ррас = вх

Для увеличения тока нагрузки параллельно с микросхемой ставят мощный транзистор, например, КТ805А, КТ829 и т.д.

Ивх

Сф1

142ЕН5А

I

Сф

2

Микросхемы с фиксированным напряжением имеют внутренний

делитель напряжения и настроены на определенное выходное напряжение. К таким ИС

относятся 142 ЕН5, ЕН6, ЕН8 и

др. Схемы имеют защиту от короткого замыкания. Выходное напряжение определяется буквой

Рис. 105. Стабилизатор на ИС К142ЕН5А в конце маркировки (табл.3).

Таблица 3.

Микросхема К142ЕН6А, В, Д формирует два разнополярных напряжения по 15В для питания ОУ.

В стабилизаторах с фиксированным напряжением можно повысить выходное напряжение с помощью делителя R1, R2. Иногда резистор R2 заменяют диодом или стабилитроном.

QQ