Электроника

Стабилитроны
Стабилитроном называется полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смещении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне, и который предназначен для стабилизации уровня напряжения в схеме.

ВАХ стабилитрона реальная

Идеальная ВАХ стабилитрона

Основные параметры
1. U_ст
2. Дифференциальное сопротивление R_диф = 0.5 – 200 Ом
3. I_{ст min} ток стабилизации минимальный
4. I_{ст max} ток стабилизации максимальный

• 
  В качестве стабилитронов применяют кремниевые диоды, обладающие большой устойчивостью к тепловому пробою.
  
• 
  Стабилитрон в схему стабилизации обычно включают так, чтобы p-n-переход был смещен в обратном направлении.
  
• 
  Для стабилизации малых напряжений U = 1 - 1.5B используют стабисторы.
  

Параметрический стабилизатор напряжения
Схема параметрического стабилизатора напряжений состоит из балластного резистора R_бал (для ограничения тока через стабилитрон), и стабилитрона, подключенного параллельно нагрузке, выполняющего основную функцию стабилизации.

Схема параметрического стабилизатора напряжения
Основные соотношения токов и напряжений в стабилизаторе определяются первым и вторым законами Кирхгофа:
(1)
Принцип действия параметрического стабилизатора
При изменении напряжения на входе стабилизатора U, происходит соответствующее изменение тока I, а, следовательно, изменятся токи стабилитрона и нагрузки. При изменении тока стабилитрона напряжение на нем изменится на очень маленькую величину (в соответствии с ВАХ стабилитрона), т.е. почти не изменится. Тогда, по второму закону Кирхгофа для входного контура получается, что все приращение входного напряжения падает на балластном сопротивлении, а напряжение на стабилитроне и на нагрузке почти не изменится.


U ± ∆U = (I_ст + I_н ±∆I_ст)·R_бал + U_н

Условие сохранения рабочей точки стабилитрона на участке АВ вольтамперной характеристики определяется формулой:

±∆U = ±∆I_стR_бал



Из всего вышесказанного следует, что нормальная работа параметрического стабилизатора напряжения обеспечивается соответствующим выбором величины балластного сопротивления. Тогда, при изменении напряжения на входе стабилизатора, не нарушается нормальные пределы стабилизации выходного напряжения U_н.
При условии U = const и R_н = const, расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать стабилитрон и выбрать величину R_бал, для расчета R_бал применяется формула:
(2)
Сопротивление резистора должно быть таким, чтобы ток стабилитрона был бы не менее I_{ст min}, т.е. не выходил за пределы рабочего участка АВ ВАХ стабилитрона.
Балластное сопротивление определяет основные потери стабилизатора, поэтому параметрические стабилизаторы используют только в маломощных схемах.
Стабилитрон выбирается по параметрам из справочника:

1. 
   I_{ст max} – максимально допустимый ток стабилитрона;
   
2. 
   U_ст – напряжение стабилизации;
   
3. 
   I_{ст min} - минимальный ток стабилитрона.