Parametrické stabilizátory napětí a proudu

36.PARAMETRICKÉ STABILIZÁTORY NAPĚTÍ A PROUDU

Stabilizátory

Mezi stabilizátory lze řadit všeobecně všechny obvody, které umožňují stabilizovat výstupní napětí nebo proud při změnách :

a) výstupního (zatěžovacího) proudu

b) vstupní (obvykle síťového ) napětí

c) teploty okolí

Na jiných veličinách obvykle hodnota výstupního napětí nezávisí, pokud ano, je třeba sledovat i takové vlivy (např. stárnutí součástek, vliv elektromagnetických rušení apod.)

Kromě stabilizačních účinků ( kterými je míněna regulace na konstantní hodnotu U každý typ stabilizátoru více či méně snižuje střídavou složku, výstupního napětí (zvlnění) a pracuje tedy jako filtr.

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

Funkce stabilizátorů je založena na principu možného rozdílu mezi stejnosměrným a dynamickým odporem stabilizačního prvku v pracovním bodě. Pokud je dynamický odpor v pracovním bodě mnohem menší, než stejnosměrný, jedná se o parametrický stabilizátor napětí (Zenerova dioda, dioda v propustném směru atp.), pokud naopak je dynamický odpor v pracovním bodě stabilizačního prvku mnohem větší, než stejnosměrný, jedná se o parametrický stabilizátor proudu (klasickým případem jsou výstupní charakteristiky tranzistorů za kolenem, dříve např. variátor pod.).

Varistor : proudově závislý odpor, průchodem proudu zmenšuje svůj odpor. Při teplotách <100oC jsou stabilní – hodnota jejich odporu je vratná, základní surovina pro výrobu je karbid křemíku.

Př. Jednoduchého parametrického stabilizátoru : Odporový dělič s varistorem.

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.