Компенсационные стабилизаторы параллельного типа

В стабилизаторах напряжения параллельного типа стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет изменения напряжения на балластном резисторе, включенном последовательно с нагрузкой, путем изменения тока, протекающего через регулирующий элемент.

Схема содержит регулирующий элемент – транзистор, усилитель постоянного тока с базовым делителем и источник опорного напряжения – стабилитрон:

Рис. 1

Рассмотрим работу схемы при изменении входного напряжения.

При повышении входного напряжения происходит увеличение выходного напряжения стабилизатора и соответственно напряжения на резисторе R1. Поскольку согласно второму закону Кирхгофа U + U = U , то увеличение напряжения U вызовет и увеличение напряжения между базой и эмиттером U транзистора VT2. Следовательно, возрастет ток базы I транзистора VT2, а значит и ток коллектора I транзистора VT2. Ток I является одновременно током базы I транзистора VT1, то есть I = I . Таким образом, ток I увеличится. Это приведет к увеличению коллекторного тока I транзистора VT1. В результате этого увеличится ток, протекающий через балластный резистор I, а значит, возрастет и напряжение на нем. Таким образом, произойдет компенсация возрастания напряжения на нагрузке.

При уменьшении входного напряжения стабилизатора выходное напряжение уменьшится, и описанные выше процессы протекают в том же порядке в обратном направлении.

Недостаток стабилизаторов параллельного типа – низкий коэффициент полезного действия, особенно при малых токах нагрузки.

2. Сравнительный анализ последовательных и параллельных компенсационных стабилизаторов напряжения.

Для того чтобы правильно производить выбор типа стабилизатора, необходимо рассмотреть характерные особенности их работы.

1. В стабилизаторах напряжения параллельного типа напряжение на регулирующем элементе равно выходному напряжению и не зависит от изменения входного напряжения. В стабилизаторах последовательного типа напряжение на регулирующем элементе равно разности между входным и выходным напряжениями, то есть значительно меньше, чем у параллельного стабилизатора и зависит от изменения входного напряжения. Это позволяет выполнять стабилизаторы последовательного типа на более высокие выходные напряжения, чем параллельного типа.

2. Коэффициент полезного действия стабилизаторов параллельного типа ниже, чем у последовательных.

3. Коэффициент полезного действия стабилизаторов параллельного типа зависит от типа нагрузки. У последовательных стабилизаторов эта зависимость слабее. Если последовательный и параллельный стабилизаторы имеют одинаковую выходную мощность, то стабилизатор последовательного типа имеет более высокий к.п.д. в режиме неполной нагрузки, а стабилизатор параллельного типа наиболее экономичен в режиме максимальной нагрузки. Таким образом, последовательный стабилизатор более предпочтителен при работе на сильно изменяющуюся нагрузку, а параллельный стабилизатор – на постоянную нагрузку.

4. Стабилизатор параллельного типа не требует принятия специальных мер защиты от короткого замыкания на выходе. Это объясняется тем, что при коротком замыкании на выходе напряжение на регулирующем транзисторе, а, следовательно, и рассеиваемая мощность равны нулю. В этом случае вся мощность, которую потребляет стабилизатор, будет рассеиваться на балластном резисторе. У последовательных стабилизаторов при коротком замыкании на выходе резко возрастает напряжение на регулирующем транзисторе, и вся мощность рассеивается на нем.

5. Режим холостого хода на выходе опасен для стабилизаторов параллельного типа, так как в этом случае на регулирующем транзисторе рассеивается очень большая мощность. В последовательных стабилизаторах работа в режиме холостого хода тоже не рекомендуется, так как мощные транзисторы неустойчиво работают в режиме малых токов.