Elementem regulacyjnym jest tranzystor T włączony szeregowo z obciążeniem. Tranzystor T pracuje w układzie wtórnika emiterowego z bazą dołączoną do źródła napięcia odniesienia, którym jest dioda Zenera DZ. Wtórnik emiterowy zmniejsza rezystancję wyjściową zasilacza (1 + P) razy.
W celu uzyskania mniejszej rezystancji wyjściowej, a tym samym lepszej stabilizacji stosuje się układy ze wzmacniaczem prądu stałego, zwanym wzmacniaczem błędu (rys. 4.6a). Na wejście wzmacniacza błędu są doprowadzone dwa sygnały — napięcie wzorcowe U oraz napięcie U2/n (n > 1). Różnica tych obydwu napięć zostaje wzmocniona i steruje elementem regulacyjnym.
Na rys. 4.6b przedstawiono układ praktyczny stabilizatora. Wzmacniacz z tranzystorem 7j wzmacnia różnicę między napięciem U2RJ{R3 + R4) i napięciem odniesienia Uz z diody Zenera DZ. Rezystor jest obciążeniem tranzystora Tj i jednocześnie polaryzuje bazę tranzystora T2.
Element | ||||||
regulujący |
■I, |
r3 ‘ | ||||
Ul |
Wzmacniacz |
r | ||||
^ I |
u2n | |||||
błędu |
■W] ii |
u, | ||||
L |
n |
Rys. 4.6. Stabilizator napięcia: a) schemat ogólny, b) układ praktyczny [1]
Stabilizator jest w rzeczywistości układem automatycznej regulacji, zrealizowanym za pomocą wzmacniacza prądu stałego z silnym ujemnym sprzężeniem zwrotnym.
Przypuśćmy, że z jakiegoś powodu wzrosło napięcie wyjściowe U2. Na bazie tranzystora 7j pojawi się wówczas wyższe napięcie sterujące, w wyniku czego prąd kolektora /C1 wzrośnie. To spowoduje obniżenie napięcia UCI.
Napięcie UCI jest wyższe niż napięcie U2 i jeśli napięcie U2 wzrosło (z założenia), a UCI obniżyło się, to złącze baza-emiter tranzystora T2, sterowane różnicą tych napięć (UCI - U ), jest spolaryzowane niższym napięciem, co pociąga za sobą zmniejszenie prądu Tranzystor T2 zaczyna gorzej przewodzić i prąd ^C2 maleje, powodując obniżenie napięcia wyjściowego U2, a więc efekt odwrotny do założonego na początku. Jest to zgodne z istotą oddziaływania sprzężenia zwrotnego ujemnego.
Istnieje wiele rozwiązań stabilizatorów, różniących się mocą wyjściową, współczynnikiem stabilizacji, zakresami napięć wyjściowych. Stabilizatory są budowane z układem zabezpieczenia w przypadku zwarcia wyjścia. W układzie bez zabezpieczenia, całe napięcie z zasilacza mogłoby wystąpić na tranzystorze i spowodować jego zniszczenie.
70