Стабилитроны (стр. 2 из 2)
Эффективность стабилизации оценивают коэффициентом стабилизации kст. Он показывает. Во сколько раз относительное изменение напряжения стабилитрона ∆Uст/Uст меньше относительного изменение источника ∆Е/Е, т. е.
kст= 
.
Стабилитрон обеспечивает kст=10÷20. Например, если kст=10, то Е=200 В и Uст=75 В, то при изменении напряжения источника на ∆Е=40 В, т. е. на 20 %, напряжение стабилитрона изменяется только на 1,5 в, т. е. на 2 %.
Коэффициент стабилизации увеличивается при каскадном соединении стабилитронов (рис. 5).
рис. 5 Каскадное включение стабилитронов
В схеме напряжение первого стабилитрона Л1 попадается через ограничительный резистор Rогр2 на второй стабилитрон Л2, параллельно которому присоединен потребитель. Если коэффициенты стабилизации стабилитронов kст1 и kст2, то общий коэффициент стабилизации
kст= kст1 kст2.
При двух стабилитронов получается коэффициент kст от 100 до 400. Недостаток схемы – снижение КПД, так как потери будут в двух стабилитронах и двух ограничительных резисторах. Более двух стабилитронов обычно не включают. Стабилитрон Л2 должен быть рассчитан на более низкое напряжение, нежели Л1. Напряжение Uст1 можно считать постоянным и вести расчет сопротивления Rогр2 на ток стабилитрона Л2, лишь превышающий минимальный.
Стабилитроны также применяют для стабилизации напряжения при изменяющимся сопротивлении нагрузки и постоянном напряжении источнике Е. Расчет сопротивления Rогр в этом случае проводится описанным методом. Если ток Iн меняется от минимального значения Iнmin, соответствующего Rнmax, до максимального значения Iнmax, соответствующего Rнmin, то
Rогр=(E-Uст)/(Iст+Iн ст),
где Iст – средний ток стабилитрона, а Iн ст – средний ток нагрузки.
Iн ст=0,5(Iн min+ Iн max).
В этом режиме общий ток перераспределяется между стабилитроном и нагрузкой. Например, если ток нагрузки возрастает, то ток стабилитрона почти на столько же уменьшается, а напряжение Uст и общий ток почти постоянны. Следовательно, и падение напряжения на ограничительном резисторе Rогр изменяется незначительно. Так и должно быть, поскольку Uст+UR=E=const.
Конечно, стабилизация возможна при токе стабилитрона в пределах от Imin до Imax. Изменение тока нагрузки не должно превышать наибольшее значение стабилитрона, т. е. Условием стабилизации является неравенство
Iн max-Iн min≤ Imax-Imin.
Стабилитрон имеет различное внутреннее сопротивление постоянному и переменному току. Кроме того, значение R0 в зависимости от тока меняется от единиц до десятков килоом. Например, у стабилитрона, имеющего Uст=150 В, Imax=30 мА и Imin=5 мА, сопротивление R0 меняется от 5 до 60 кОм. А внутреннее сопротивление переменному току Ri значительно меньше. Пусть, например, для того же стабилитрона при изменении тока от 5 до 30 мА напряжение Uст меняется на 2,5 В. Тогда
Ri=∆Uст/∆I=2,5/25=0,1 кОм
Для переменного тока стабилитрон эквивалентен конденсатору большой емкости (при частоте 50 Гц сопротивление 0,1 кОм соответствует емкости 32 мкФ). Поэтому в выпрямителях стабилитроны обеспечивают дополнительное сглаживание пульсаций.
Литература
И. П. Жеребцов «Основы электроники», Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отделение, 1989 г.