PARAMETRICKÉ STABILIZÁTORY NAPĚTÍ A PROUDU

 

Stabilizátory jsou obvody, které automaticky vyrovnávají napěťové nebo proudové změny na zátěži. Používají se tam, kde požadujeme minimální zvlnění nebo požadujeme-li konstantní napětí (proud) na zátěži při kolísajícím napětí (proudu) zdroje.

 

Stabilizátory napětí jsou zásadně dvou typů: parametrické stabilizátory a stabilizátory se zpětnou vazbou (degenerativní). Parametrické stabilizátory využívají vhodného průběhu voltampérových charakteristik některých součástek, stabilizátory se zpětnou vazbou obsahují regulační součástku, která je ovládána odchylkou výstupního napětí od hodnoty referenčního napětí.

 

Základními veličinami stabilizátoru jsou činitel stabilizace, udávající kolikrát stabilizátor zmenšuje poměrné kolísání napětí

   při Rz=konst.

kde U1 je napětí na vstupu stabilizátoru, U2 napětí na výstupu stabilizátoru

a vnitřní odpor stabilizátoru

     při U1=konst.

 

Z povahy požitých veličin plyne, že činitel stabilizace má být pokud možno co největší, vnitřní odpor naopak co nejmenší.

 

Parametrické stabilizátory napětí se používají pro zatěžovací proudy maximálně desítky mA. Pro stabilizaci několik desítek voltů slouží doutnavka, pro stabilizaci jednotek až desítek voltů Zenerova dioda, pro jednotky voltů obyčejné diody v propustném směru.

Příklady zapojení parametrických stabilizátorů napětí

Příklad zapojení parametrického stabilizátoru napětí

 

Rezistor Rs určuje polohu pracovního bodu P. pro správnou činnost stabilizátoru je třeba zajistit, aby zatěžovací proud I2 byl několikrát menší než proud Iz procházející diodou, čímž má odpor Rz a jeho změny minimální vliv na velikost výstupního napětí. Při změně vstupního napětí U1 dojde i k posunu pracovního bodu, ale změna výstupního napětí U2 bude malá, a bude tím menší čím větší bude odpor Rs.Je třeba dbát na to, aby pracovní bod neopustil omezenou oblast. Činitel stabilizace je okolo 10. Nevýhodou je právě malý činitel stabilizace, nízká zatížitelnost, malá energetická účinnost.

Na rozdíl od stabilizátorů napětí, u nichž je požadován co nejmenší vnitřní odpor, je u stabilizátorů proudu požadován vnitřní odpor co největší, aby změna zatěžovacího odporu způsobila jen nepatrnou změnu odporu v obvodu a proud procházející do zátěže se měnil co nejméně.

 

Činitel stabilizace je zde

     při Rz=konst.

 

kde I1 je vstupní proud, I2 je proud výstupní

 

U parametrických stabilizátorů proudu se zpravidla používá bipolární tranzistor v zapojení SB nebo unipolární tranzistor.

 

Parametrický stabilizátor proudu s bipolárním tranzistorem v zapojení SB: a) principiální zapojení stabilizátoru, b) charakteristiky

 

 

Na obr. 8 vidíme principiální zapojení stabilizátoru proudu s tranzistorem v zapojení SB. Stabilizovaný proud je proud IC. Je určen proudem emitoru, nastavovaným odporem R v obvodu pomocného napětí UP. Pro výstup platí UCB=U-ICRz. Předpokládejme pro jednoduchost U=konst., dojde-li ke změně Rz, změní se i napětí UCB. Jak vidíme z charakteristik, je při tom změna IC minimální.

 

Parametrický stabilizátor proudu s tranzistorem řízeným elektrickým polem: a),
b) zapojení, c) vliv odporu rezistoru Rs na velikost stabilizovaného proudu

 

 

 

 

 

 

Řešení diskrétních lin. Stabilizátorů(DLS) :

Navrhněte zdroj stabilizovaného napětí s tranzistorem : U2 = 15V, I2 = 50mA

Vycházíme z předpokladů, že UBE (Si T) = 0,7V = konst.

U2 = UZD - UBE Þ UZD = U2 + UBE = 15 + 0,7 = 15,7V … volíme Zenerovu diodu ( 15,3V – 17,1 – KZ 260/10 )

IZD =! 10mA       UCE =! 5V

U1 = U2 + UCE = 15V + 5V = 20V

UCE = 20V  IC­­­­ = 50mA PC = 250mW (KF 509)

H21e = 90-300

I3 = IB + IZD = 0,5 + 10 = 10,5 mA

(390)

I1 = IC + IB = 0,05+0,0105 = 60mA

P2 = U2 . I2 = 15.0,05=0,75W

P1 = U1 . I1 = 50.0,05=1,25W