§ 13.13. Стабилизатор напряжения.

Стабилизатором напряжения называют устройство, напряжение на выходе которого поддерживается постоянным или почти постоянным при изменении сопротивления нагрузки или напряжения на входе устройства.

Рис. 13.20

Рис. 13.21

Рис. 13.22

Схема простейшего стабилизатора напряжения приведена на рис. 13.21. В качестве HP используется стабилитрон; — балластное сопротивление. На рис. 13.22 изображена ВАХ стабилитрона.

При анализе работы стабилизатора определяют пределы допустимых изменений при , а также исследуют работу стабилизатора при одновременном изменении

Для оценки качества работы стабилизатора иногда пользуются понятием коэффициента стабилизации. Под ним понимают отношение относительного приращения напряжения на входе стабилизатора () к относительному приращению напряжения на выходе стабилизатора

Пример 136. В схеме на рис. 13.21 . ВАХ стабилитрона соответствует рис. 13.22. Определить границы допустимого изменения при которых на выходе стабилитрона поддерживается стабилизированное напряжение 150 В.

Решение. Воспользуемся методом эквивалентного генератора. Разомкнем ветвь стабилитрона и найдем напряжение холостого хода:

На рис. 13.22 проведем две прямые (сплошные) линии через точки тип ВАХ стабилитрона так, чтобы тангенс угла (образованного ими с вертикалью), умноженный на был равен .

Отрезки, отсекаемые этими прямыми на оси абсцисс, равны . Из рис. 13.22 Находим , или . Аналогично, , или . Следовательно, напряжение может изменяться от 220 до 269 В.

Пример 137. Для схемы на рис. 13.21 при (ВАХ стабилитрона см. на рис. 13.22) и определить, в каких пределах можно изменять сопротивление нагрузки , чтобы стабилизатор мог выполнять свои функции по стабилизации выходного напряжения.

Решение. Составим уравнение по второму закону Кирхгофа:

Подставив в него получим

Рис. 13.23

Из (а) следует, что при .

Отметим положение этой точки на оси ординат (рис. 13.22) и пунктиром проведем из нее два луча, чтобы они проходили через точки тип, ограничивающие участок стабилизации. Решим уравнение (а) относительно

Уравнение (б) применим дважды: один раз, используя координаты точки , другой раз — точки . Для точки . Для точки . Таким образом, сопротивление можно изменять в пределах от 4,28 до 9,52 кОм.

Пример 138. В схеме на рис. 13.23, а к источнику ЭДС Е присоединены туннельный диод (его ВАХ — кривая а на рис. 13.23, б) и линейный резистор R. Построить зависимость: 1) тока от изменения R при ; 2) тока I от ЭДС Е при .

Решение. Построение для случая 1 дано на рис. 13.23, в и для случая 2 — на рис. 13.23, г. Кривые построены по точкам пересечения ВАХ диода (кривой а рис. 13.23, б) с ВАХ резистора R (прямая ее координаты . В случае 1 проводим несколько прямых при различных R, в случае 2 прямую о переносим параллельно самой себе.