Стабилизатор напряжения на стабилитроне

В реальных условиях работы схем выпрямления возможно изменение питающего напряжения и тока нагрузки. Это приводит к изменению среднего значения выходного напряжения схемы выпрямления. Кроме того, напряжение на выходе выпрямителя является пульсирующим. Пульсации напряжения на выходе выпрямителя могут быть уменьшены с помощью фильтра. Схема и диаграммы работы однополупериодного выпрямителя с фильтром на выходе в виде конденсатора Сф представлены на рис.155.

Чем меньше емкость конденсатора и больше ток нагрузки, тем выше пульсации напряжения на нагрузке и меньше его среднее значение (из-за внутреннего падения на элементах схемы). Т.о. даже применение фильтра не позволяет получить постоянное по величине напряжение без пульсаций.

Задача схемы стабилизатора - получить выходное напряжение в виде прямой линии. Желательно его иметь не изменным при изменении входного напряжения и тока нагрузки.

Схема простейшего стабилизатора на стабилитроне и диаграммы его работы показаны на рис.156. Uпит - пульсирующее, постоянное по знаку напряжение. Например, это выпрямленное отфильтрованное напряжение. Для схемы можно записать уравнение: Uпит=U_Rб+Uст; Uст=Uн. Условие нормальной работы схемы: Uст<Uпит.min. R_б -баластное сопротивление, на котором падает разница между Uпит и Uст. Наличие R_б в схеме -обязательно. Выбор R_б выполняется на основе следующих уравнений:

I₁=Iст+Iн;

Iн=Uст/Rн; Iн.max=Uст/Rн.min.

Для худшего случая, когда ток нагрузки равен Iн.max:

I₁=Iн.max+Iст.min.

Для стабилитрона Iст.min величина заданная. R_б рассчитывается по уравнению:

R_б=U_Rб/I₁=(Uпит.min-Uст)/I₁.

Отсюда получаем:

R_б=(Uпит.min-Uст)/(Iн.max+Iст.min).

В этой схеме нельзя получить ток нагрузки больше Iст.max , если этот ток меняется в широких пределах от 0 при х.х. до max. Если ток нагрузки величина постоянная, то схема стабилизатора всегда работоспособна. Однако колебания Uпит будут приводить к изменению тока через стабилитрон и эти изменения не должны превышать диапазона Iст.min...Iст.max. В схеме стабилизатора возможно последовательное включение стабилитронов для получения нужного напряжения стабилизации Uст=Uст1+Uст2. Параллельное включение стабилитронов не применяется.