Laboratorium Elektroniki cz II 1

120

• Ismin — minimalny prąd diody stabilizacyjnej, wynikający ze względu na zakrzywię, nie charakterystyki przebicia przy małych prądach, oraz drastyczny wzrost rezystancji dynamicznej Tz diody.

W rezultacie zakres zmian prądu obciążenia l₀ jest niewielki, tak że obciążenie powinno mieć wartość prawie stałą. Sprawność energetyczna r\ układu też nie jest wielka i nie przekracza 10%. Dodatkowo jej wartość maleje przy optymalizowaniu warunków pracy dla uzyskania jak najmniejszych wartości współczynnika stabilizacji napięcia Gu (patrz zależność 5.4), ponieważ prowadzi do wyboru możliwie dużych napięć wejściowych U|.

Inną drogą poprawy stabilizacji napięcia wyjściowego Uo jest szeregowe łączenie kilku stabilizatorów parametrycznych z rys.5.1. W praktyce nie spotyka się konstrukcji zawierających więcej niż dwa człony. Wartość współczynnika stabilizacji Gu można określić z zależności (5.13):

(5.13)

Osiąga on wartości rzędu 0,1%, ale niestety wzrasta wówczas wpływ temperatury.

5.2.2. Stabilizator kompensacyjny z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym

Stabilizatory kompensacyjne można podzielić na stabilizatory z wewnętrznym ł zewnętrznym sprzężeniem zwrotnym. W przypadku stabilizatorów z wewnętrznymi sprzężeniem zwrotnym ten sam element porównuje napięcie stabilizowane z napięciem wzorcowym oraz steruje pracą elementu regulacyjnego. Przykładowe rozwiązanie przedstawiono na rys.5.2. Układ ten nosi też nazwę stabilizatora wtórnikowego, ponieważ napięcie wyjściowe Uo powtarza napięcie diody stabilizacyjnej, różnicę

Rys. 5.2. Stabilizator z wewnętrznym sprzężeniem zwrotnym (wtórnikowy)

_napięcia baza-emiter tranzystora. Zasada działania jest podobna rametrycznego, z tym że prądy płynące przez diodę D_z są (p + 1) razy mniejsze Elementem kompensującym zmiany napięcia stabilizowanego jest tranzystor Ti, elementem porównującym i sterującym jest dioda stabilizacyjna D_z, natomiast rezystor Ri dostarcza prądu niezbędnego do ustalenia punktów pracy diody i tranzystora, jego wartość może być mniejsza od rezystancji R_s w układzie parametrycznym. Zmiany prądu płynącego przez rezystor Ri, a wywołane przez zmiany napięcia wejściowego AU, kompensowane są przez diodę stabilizacyjną:

AU₀ = AU_Z =_^-.AU, *^-AU, (5.14)

K,+r_z K,

Tak więc dzięki właściwemu doborowi stabilistora oraz rezystancji Ri można uzyskać tłumienie tętnień napięcia wejściowego rzędu 90 - 99%. Współczynnik stabilizacji Gu dla tego układu przedstawia zależność:

Gu =

,₊łU-

r₂ p R_l

R,

(5.15)

W celu uzyskania odpowiednich wartości współczynnika stabilizacji Gu należy dążyć do spełnienia warunku: Ri » r_z, co jest łatwiejsze do uzyskania niż w stabilizatorze parametrycznym. Ponieważ w tej sytuacji przez diodę stabilizacyjną płynie znacznie mniejszy prąd (Ri »Rs), to i jej rezystancja dynamiczna r_z przenoszona na wyjście stabilizatora jest (P + 1) razy mniejsza. Zapewnia to znaczne zmniejszenie rezystancji wyjściowej układu, co ilustruje wyrażenie (5.16):

r₀ =_reb+-Ł-»^l + !i (5.16)

^{0 eb} p +1 l_E p '

gdzie: r_eb - rezystancja złącza emiter-baza tranzystora T,;

cpt - potencjał elektrokinetyczny (ok. 26 mV w temperaturze pokojowej);

P - współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora Ti.

Zasilanie diody stabilizacyjnej z niestabilizowanego napięcia wejściowego Ui prowa-dzi w konsekwencji do tego, że uzyskiwane w praktyce współczynniki stabilizacji Gu Mko nieco lepsze niż w przypadku prostego układu parametrycznego. Tym niemniej rozwiązanie to zapewnia wzrost sprawności energetycznej n całego układu, Polepszenie właściwości temperaturowych, gdyż współczynniki temperaturowych ^2rr|ian napięć na złączach diody i tranzystora częściowo wzajemnie się kompensują,