4. Стабилизаторы напряжения. Классификация, параметры.

Стабилизатор напряжения – это устройство, поддерживающее в заданных пределах значение выходного напряжения при изменениях входного напряжения и выходного тока (сопротивления нагрузки). Классификация стабилизаторов

• По выходной мощности:

– мало­мощные (до 1 Вт): используют в измерительной технике, аналого-цифро­вых и цифро-аналоговых преобразователях

– средней мощности (до 250 Вт): используют для питания малых ЭВМ и маломощных электронных устройств

– большой мощности (свыше 250 кВт): используют для питания лазерных установок, электрон­ных микроскопов и др.

• По принци­пу действия:

– параметрические (ПСН): осуществляют стабилизацию напряжения на нагрузке за счёт изменения параметров (например, проводимости) нелинейных элементов: стабилитронов, стабисторов, транзисторов. Подразделяют на:

• однокаскадные;

• многокаскадные;

• мостовые.

– компенсаци­онные (КСН): замкнутые системы автоматического регулирования напряжения на нагрузке. Эффект стабилизации достигается за счёт изменения параметров управляемого прибора (нелинейного элемента), называемого регулирующим элементом, при воздействии на него сигнала, поступающего от устройства сравнения, в котором сравнивается выходное напряжение с опорным. В результате выходное напряжение поддерживается равным или пропорциональным стабильному опорному напряжению, которое обычно задаётся одним из типов параметрических стабилизаторов.

• По месту включения нелинейного регулирующего элемента и нагрузки:

– последовательные;

– параллельные.

• По способу управления нелинейным регулирующим элементом:

– непрерывные;

– ключевые (импульсные).

• По точности поддержания выходного напряжения на нагрузке

– низкой точности (изменение напряжения от 1 до 0,1%);

– средней точности (изменение напряжения от 0,1 до 0,01%);

– точные (изменение напряжения от 0,01 до 0,005%);

– прецизионные (изменение напряжения не более 0,005%). Для получения наивысшей точности под­держания выходного напряжения используются специальные устройства, исклю­чающие влияние изменения температуры окружающей среды (термостаты или криостаты).

Основные параметры стабилизаторов напряжения

– номинальное напряжение стабилизации U_{ВЫХ ном.} – выходное напряжение стабилизатора при нормальных условиях его эксплуатации (определенное входное напряжение, заданный ток нагрузки, установленная температура окружающей среды);

– диапазон изменения входного напряжения U_{ВХ мин.}, U_{ВХ макс.} – устанавливает пределы изменения напряжения на входе стабилизатора, при которых сохраняются точно­стные свойства стабилизатора;

– диапазон изменения тока нагрузки I_{ВЫХ мин.} , I_{ВЫХ макс.} – устанавливает пределы измене­ния тока нагрузки, при котором сохраняются точностные свойства стабилизатора;

– коэффициент стабилизации напряжения K_{ст U} – определяется как отношение относительного изменения входного напряжения к относительному изменению выходного напряжения:

;

– выходное сопротивление R_ВЫХ – характеризует изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки

,

для стабилизатора напряжения должно выполняться условие R_ВЫХ << R_Н;

– коэффициент полезного действия (КПД)

,

где U_{ВХ ном.}, U_{ВЫХ ном.}, I_{ВХ ном.} , I_{ВЫХ ном.} – соответственно номинальные значения входных и выходных напряжений и токов стабилизатора.

– температурный коэффициент напряжения (ТКН) – отношение относительного изменения вы­ходного напряжения к вызвавшему его изменению температуры окружающей среды:

, %/°С.