ГЛАВА 2

Низковольтные источники электропитания непрерывного действия

2.1. Стабилизаторы напряжения постоянного тока непрерывного действия

2.1.1. Параметрические стабилизаторы

Параметрические стабилизаторы напряжения применяются при малых выходных токах и невысоких требованиях к стабильности выходного напряжения. Работа этих стабилизаторов основана на использовании свойств компонентов с нелинейной вольт-амперной характеристикой. В качестве такого компонента наиболее часто применяется стабилитрон, реже - стабистор. Вольт-амперная характеристика стабилитрона показана на рис. 2.1, а.

Рис. 2.1. Вольт-амперная характеристика стабилитрона (а) и стабистора (б): Хпр и Хобр - прямой и обратный токи; Unp и Побр - прямое и обратное напряжения

Стабилизация напряжения осуществляется при работе его на обратной ветви ВАХ, когда обратное напряжение определенного значения приводит к пробою р-п-перехода. У стабисторов в качестве рабочего используется прямой участок вольт-амперной характеристики (рис. 2.1,6). При протекании тока пробоя рассеиваемая в стабилитроне мощность не должна превышать допустимую Рст.доп., определяемую выражением:

ст.доп. -

дертах

где Tnepmax - максимально допустимая температура п-р-перехода стабилитрона;

То.с - температура окружающей среды;

Rt - тепловое сопротивление стабилитрона.

Ток пробоя ограничивают до допустимого уровня резистором Ro (рис. 2.2). При изменении тока пробоя от минимального значения IcT.min до максимального IcT.max напряжвние на стабилитроне изменяется незначительно. Напряжение Uct стабилизации у различных типов стабилитронов находится в пределах от десятых долей вольта до нескольких сотен вольт, при этом токи пробоя могут иметь значения от долей миллиампера до единиц ампера.

VD1 7i

Рис. 2.2. Схема включения стабилитрона с ограничительным резистором

Одной из основных характеристик стабилитрона является температурный коэффициент напряжения (ТКН) ан, определяемый при постоянном значении тока стабилизации. На рис. 2.3 показано смещение ВАХ стабилитрона при изменении температуры.

Рис. 2.3. Смещение вольт-амперной характеристики стабилитрона при изменении температуры

При прямом токе повышение температуры р-п-перехода от Ti до Тг приводит к смещению характеристики и уменьшению падения напряжения от Unpi до Unp2. В этом случае абсолютный температурный коэффициент напряжения отрицателен:

Оабс

Unpl - Uiip2 мВ

Относительный ТКН равен

При обратном токе изменяется напряжение Ucr, поэтому ТКН определяются зависимостями:

аабс =

UcTl - Uct2 мВ

Оотн =

Т1-Т2

UcTl - Uct2 UcT (Tl - T2)

°c

°c

Обобщенная зависимость температурного коэффициента напряжения от напряжения стабилизации приведена на рис. 2.4.

0,5.10

-0,5 10

Рис. 2.4. Обобщенная зависимость температурного коэффициента напряжения от напряжения стабилизации

Для стабилитронов со значением напряжения Uct=(2,4...5,6) В ТКН имеет отрицательное значение, а для значений напряжений UcT > 6 В ТКН имеет положительное значение. При значении Uct около 6 В температурный коэффициент имеет переменный знак. Положительные значения температурного коэффициента при напряжении свыше 6 В объясняются особенностями пробоя р-п-перехода при ударной ионизации.

С ростом температуры подвижность неосновных носителей в области р-п-перехода снижается, поэтому для поддержания ударной ионизации требуется повышение напряженности электрического поля.

К основным характеристикам стабилитрона относится также дифференциальное сопротивление ГстГ