8.1 Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения (СН) используются в ИП для компенсации изменений выходного напряжения, вызванных колебаниями напряжения основного источника энергии (силовая сеть переменного тока, аккумулятор и т.д.) и тока нагрузки.

Основными техническими характеристиками СН являются: коэффициент стабилизации К_СТ, выходное сопротивление R_ВЫХ и коэффициент полезного действия η_СТ .

Коэффициент стабилизации зависит от результата деления относительного изменения напряжения на входе к соответствующему изменению напряжения на выходе стабилизатора:

Из представленной зависимости следует, что чем выше , тем стабильнее выходное напряжение. Для разных типов стабилизаторов меняется от нескольких единиц (параметрический стабилизатор)до тысячи и выше.

Выходное сопротивление R_ВЫХ определяет чувствительность стабилизатора к изменению тока нагрузки. При этом под R_ВЫХ понимается динамическое (дифференциальное) сопротивление:

R_ВЫХ в зависимости от типа стабилизатора изменяется от нескольких Ом до десятых и тысячных Ома. Чем меньше выходное сопротивление тем качественнее стабилизатор.

Коэффициент полезного действия характеризует эффективность использования энергии первичного источника:

где Р_С – мощность, потребляемая от источника энергии (от сети);

Р_НАГ – мощность, отдаваемая в нагрузку.

Низкий к.п.д. стабилизатора, как правило, в обратной пропорции связан с весогабаритными характеристиками стабилизатора.

СН делятся на три группы (см. рисунок 8.5): параметрические, компенсационные, импульсные (широтно-импульсные). Выбор типа стабилизатора для конкретного электронного устройства определяется на основе компромисса.

Параметрические стабилизаторы являются простейшими по конструктивным особенностям. В разделе 1.2 «Полупроводниковый диод» подобный стабилизатор был рассмотрен.

Рисунок 8.5 - Классификация стабилизаторов

Напряжение стабилизации параметрических стабилизаторов лежит в диапазоне U_СТ ≈ 1,0  20 В (13 В для стабисторов), динамическое сопротивление – единицы Ом, коэффициент стабилизации К_СТ = 10  30. При необходимости получения более высоких качественных технических характеристик стабилизации выходного напряжения следует использовать компенсационные стабилизаторы, имеющие, например, К_СТ > 1000.

Компенсационный стабилизатор отличается от параметрического наличием сравнивающего устройства

Рисунок 8.6 - Компенсационный стабилизатор

Рисунок 8.5 - Широтно-импульсный стабилизатор