Stabilizatoare de tensiune: diagrame, parametri, diagrame. Funcționarea unui stabilizator folosind o diodă zener - parametri principali Divizor de tensiune diodă zener

Calculator de putere stabilizator de tensiune
Pentru alegerea corectă puterea stabilizatorului, este necesar să se determine suma puterilor tuturor consumatorilor care trebuie să fie alimentați simultan cu energie electrică, ținând cont de curenții de pornire ai dispozitivelor.

IMPORTANT:
Calculatorul de putere vă permite să calculați consumul de curent al dispozitivelor de uz casnic populare și puterea estimată a stabilizatorului de tensiune. Motoarele electrice au curenți de pornire mult mai mari decât cei nominali. Puterea de operare a stabilizatorului atunci când este utilizat motoare asincrone, compresoare, pompe ar trebui să fie de 3-5 ori puterea nominală a consumatorilor.

Calculator de putere online

Calculator online de putere a stabilizatorului de tensiune

Utilizați calculatorul online de putere a stabilizatorului de tensiune pentru a calcula consumul de curent al fiecăruia aparat de uz casnic. Pentru echipamente, puteți vedea consumul de energie în pașaport, iar aceste informații sunt duplicate și pe dispozitivul însuși (pe peretele din spate dispozitiv). De asemenea, este necesar să se țină cont diverse tipuriîncărcături. Sarcina există atât activă, cât și reactivă.

Ce este?

Calculator online puterea vă permite să luați în considerare corect sarcina activă. O sarcină rezistivă se numește activă deoarece toată energia electrică consumată este convertită în alte tipuri de energie (termică, luminoasă etc.). Multe dispozitive și dispozitive au doar încărcări active. Astfel de dispozitive și dispozitive includ lămpi cu incandescență, încălzitoare, sobe electrice, fiare de călcat etc. Dacă consumul lor de putere specificat este de 1 kW, un stabilizator de 1 kW este suficient pentru a le alimenta. Sarcini reactive. Astfel de dispozitive includ dispozitive și produse cu motor electric. Printre aparatele de uz casnic, există o mulțime de astfel de dispozitive - aproape toate aparatele electronice și de uz casnic. Au putere deplină și activă.

Puterea aparentă este calculată în VA (volt-amperi), puterea activă este calculată în W (wați). Puterea aparentă (volt-amperi) și puterea activă (wați) sunt legate de coeficientul cos f. La aparatele electrice cu o componentă reactivă a sarcinii, consumul lor de putere activă este adesea indicat în wați și cos f. Pentru a calcula puterea totală în VA, trebuie să împărțiți puterea activă în W la cos f.

Calculul puterii stabilizatorului de tensiune
Calcularea puterii unui stabilizator de tensiune este o chestiune foarte importantă și trebuie să o abordați cu atenție, altfel riscați să vă găsiți într-o situație în care stabilizatorul de tensiune vă va opri în mod constant consumatorii (așa funcționează protecția curentului).

Calculul puterii stabilizatorului de tensiune

Să calculăm puterea unui stabilizator de tensiune folosind un exemplu.

Exemplu: dacă burghiul spune „700 W” și „cos f = 0,7”, aceasta înseamnă că puterea totală consumată efectiv de unealtă va fi de 700/0,7 = 1000 VA. Dacă cos f nu este specificat, atunci, în medie, puterea activă poate fi împărțită la 0,7.

Curenți mari de pornire. Multe dispozitive în momentul pornirii pot consuma energie de câteva ori mai mult decât puterea lor nominală. Astfel de dispozitive includ toate dispozitivele care conțin un motor.

De exemplu, o pompă de puț adânc, un frigider etc. Consumul de energie indicat în pașaport trebuie înmulțit cu 3-5 ori, altfel nu veți putea porni aceste dispozitive prin stabilizator, deoarece protecția la supraputere. va fi declanșat.

După ce ați primit puterea totală a tuturor dispozitivelor, trebuie să calculați ce dispozitive se vor porni în același timp și ce dispozitive au curenți de pornire. Numai în acest caz veți calcula corect puterea corectă a stabilizatorului de tensiune necesar pentru alimentarea aparatelor dvs. de uz casnic.

Se recomanda alegerea unui model de stabilizator cu o rezerva de putere de 20%. În primul rând, veți asigura un mod de funcționare „blând” al stabilizatorului, crescând astfel durata de viață a acestuia, iar în al doilea rând, veți crea o rezervă de putere pentru conectarea suplimentară a echipamentelor noi.

Stabilizatorii sunt parametrici și compensatori. Principiul de funcționare al celor parametrice este că folosesc proprietățile speciale ale elementelor, ale căror parametri, și anume rezistența, se modifică astfel încât stabilizarea să devină posibilă.

Mai jos sunt caracteristicile unui tranzistor obișnuit (a) și a unei diode zener de siliciu (b):

Stabilizator de curent

În primul dintre ele, rezistența elementului se modifică astfel încât, în limite semnificative ale modificărilor de tensiune la elemente, curentul din acesta este aproape constant. În cealaltă, dimpotrivă, cu modificări semnificative ale curentului, tensiunea este aproape constantă. Prin urmare, un tranzistor (sau alte dispozitive semiconductoare cu o caracteristică similară) poate fi utilizat pentru a stabiliza curentul, iar o diodă zener poate fi folosită pentru a stabiliza tensiunea. Mai jos este un circuit pentru stabilizarea curentului:

Pentru a-l calcula, selectați mai întâi un element de stabilizare CE cu caracteristica potrivitași curentul I st (vezi figura de mai sus O). Tensiunea care va fi aplicată acestui element este definită ca tensiunea medie între începutul și sfârșitul stabilizării:

În acest caz, sarcina va avea o tensiune de I st R n. Pe baza acestor date, se calculează valorile Uin care trebuie aplicate stabilizatorului:

Aceasta completează calculul stabilizatorului de curent.

Stabilizator de tensiune

Stabilizatorul de tensiune prezentat în diagrama de mai jos este calculat în mod similar:

Pe baza valorii date a lui U st, este selectată o diodă zener adecvată și I min și I max sunt determinate din caracteristicile sale. Folosind aceste date, se calculează curentul I st = (I min + I max)/2. Curentul total I in este egal cu I st + U st / R n. pentru a asigura suport la sarcina U st = I st R n când tensiunea în rețea scade, tensiunea furnizată la intrarea U in se alege cu 20 la sută mai mare decât U st. Acest exces va fi utilizat pe rezistorul de balast R b, a cărui valoare va fi găsită folosind formula:

Pentru a determina calitatea stabilizatorului, a fost introdus un coeficient de stabilizare, egal cu raportul dintre abaterile relative ale tensiunii de intrare și abaterile relative ale tensiunii la sarcină:

La K st = 1, nu există stabilizare. Cu cât Kst diferă mai mult de unitate, cu atât stabilizarea este mai eficientă.

Pentru stabilizatorii parametrici, coeficientul de stabilizare nu este foarte mare. Pentru o stabilizare de înaltă calitate, se folosesc așa-numiții stabilizatori de compensare. Elementul de stabilizare din ele sunt tranzistoarele obișnuite, care sunt controlate automat, astfel încât tensiunea colectorului lor să se schimbe și să compenseze abaterea tensiunii de intrare.

În circuitele de putere redusă pentru sarcini de până la 20 de miliamperi, se utilizează un dispozitiv cu un coeficient de acțiune scăzut și se numește stabilizator parametric. Designul unor astfel de dispozitive conține tranzistori, diode zener și stabistori. Sunt utilizate în principal în dispozitivele de stabilizare compensatorie ca surse de alimentare de referință. Stabilizatorii parametrici, în funcție de datele tehnice, pot fi cu o singură treaptă, în punte sau cu mai multe trepte.

Dioda zener din dispozitiv este similară cu o diodă conectată. Dar defalcarea tensiunii inverse este mai potrivită pentru o diodă zener și stă la baza funcționării sale normale. Această caracteristică și-a găsit popularitate pentru scheme diferite, unde este necesar să se creeze o limită de tensiune pe semnalul de intrare.

Astfel de stabilizatori sunt dispozitive cu acțiune rapidă și protejează zonele cu sensibilitate crescută de zgomotul de impuls. Utilizarea unor astfel de elemente în circuite noi este un indicator al calității crescute a acestora, ceea ce asigură funcționarea constantă în diferite moduri.

Circuit stabilizator

Baza acestui dispozitiv este un circuit de conectare a diodei Zener, care este folosit și în alte tipuri de dispozitive în locul unei surse de alimentare.

Circuitul include un divizor de tensiune format dintr-un rezistor de balast și o diodă zener, la care este conectată o sarcină în paralel. Dispozitivul egalizează tensiunea de ieșire cu alimentare alternativă și curent de sarcină.

Schema funcționează după cum urmează. Creșterea tensiunii la intrarea dispozitivului determină o creștere a curentului, care trece prin rezistența R1 și dioda zener VD. La dioda Zener, tensiunea rămâne constantă datorită caracteristicii curent-tensiune. Prin urmare, tensiunea pe sarcină nu se modifică. Ca rezultat, toată tensiunea convertită va curge la rezistența R1. Acest principiu de funcționare al circuitului face posibilă calcularea tuturor parametrilor.

Principiul de funcționare al unei diode zener

Dacă o diodă zener este comparată cu o diodă, atunci când dioda este conectată în direcția înainte, poate trece un curent invers, care are o valoare nesemnificativă de câțiva microamperi. Când tensiunea inversă crește până la o anumită valoare, va avea loc o defecțiune electrică, iar dacă curentul este foarte mare, atunci va avea loc și o defecțiune termică, astfel încât dioda se va defecta. Desigur, o diodă poate funcționa în caz de defecțiune electrică prin reducerea curentului care trece prin diodă.

Dioda Zener este proiectată astfel încât caracteristicile sale în regiunea de defalcare să aibă o liniaritate crescută, iar diferența de potențial de defalcare este destul de stabilă. Stabilizarea tensiunii folosind o diodă zener se realizează atunci când funcționează pe ramura inversă a proprietății curentului și tensiunii, iar pe ramura înainte a graficului dioda zener funcționează ca o diodă obișnuită. În diagramă, dioda Zener este desemnată:

Parametrii diodei Zener

Principalii săi parametri pot fi văzuți din caracteristicile de tensiune și curent.

• Tensiunea de stabilizare este tensiunea pe dioda zener în timpul trecerii curentului de stabilizare. Astăzi, diodele zener sunt produse cu acest parametru egal cu 0,7-200 volți.
• Cel mai mare curent admisibil stabilizare. Este limitată de puterea disipată maximă admisă, care depinde de temperatura ambiantă.
• Cel mai mic curent de stabilizare, se calculează prin cel mai mic curent care curge prin dioda zener, menținând în același timp efectul stabilizatorului.
• Rezistență diferențială este o valoare egală cu raportul dintre creșterea tensiunii și creșterea mică a curentului.

O diodă Zener conectată într-un circuit ca o simplă diodă în direcția înainte este caracterizată de cantități tensiune DCși cel mai mare curent continuu admis.

Calculul unui stabilizator parametric

Factorul de calitate al dispozitivului este calculat prin coeficientul de stabilizare, care este calculat prin formula: Kst U = (ΔUin / Uin) / (ΔUout / Uout).

Apoi, calculul stabilizatorului folosind o diodă zener este efectuat în combinație cu un rezistor de balast în conformitate cu tipul de diodă zener utilizat. Pentru calcul se folosesc parametrii diodei zener discutați anterior.

Să definim procedura de calcul folosind un exemplu. Să luăm datele inițiale:

• Uout=9 V;
• I n = 10 mA;
• AI n = ±2mA;
• ΔUin = ± 10% Uin

Folosind cartea de referință, selectăm o diodă zener D 814B, ale cărei proprietăți sunt:

• U st = 9 V;
• I art. max = 36 mA;
• I art. min = 3 mA;
• R d = 10 Ohm.

În continuare, se calculează tensiunea de intrare: Uin = nst *Uout, unde nst este coeficientul de transmisie. Funcționarea stabilizatorului va deveni mai eficientă dacă acest coeficient este în intervalul 1,4-2. Dacă nst = 1,6, atunci Uin = 1,6 * 9 = 14,4 V.

Următorul pas este calcularea rezistenței de balast. Se folosește formula: R o = (U in – U out) / (I st + I n). Este selectată valoarea curentă Ist: Ist ≥ In. Când Uin se modifică cu valoarea Δ Uin și In cu ΔIn, nu poate exista mai mult decât curentul diodei Zener de mărimea I st. max si eu st. min. Prin urmare, Ist este considerată valoarea medie permisă în acest interval și este egal cu 0,015 amperi.

Aceasta înseamnă că rezistența de balast este egală cu: R o = (14,4 – 9)/(0,015+0,01) = 16 Ohm. Cea mai apropiată valoare standard este de 220 ohmi. Pentru a selecta tipul de rezistență, se calculează puterea disipată pe carcasă. Folosind formula P = I*2 R o, determinăm valoarea P = (25*10-3) * 2 * 220 = 0,138 wați. Cu alte cuvinte, puterea standard de rezistență este de 0,25 wați.

Prin urmare, rezistența MLT este mai potrivită - 0,25 - 220 Ohmi. După efectuarea calculelor, este necesar să se verifice alegerea corectă a modului de funcționare al diodei zener în circuitul dispozitivului parametric. În primul rând, se determină curentul său cel mai scăzut: Ist. Min = (U in – ΔU in – U out) / Ro – (I n + ΔI n), cu parametrii practici valoarea I min = (14,4–1,44–9) * 103 / 220–( 10+2. ) = 6 miliamperi.

Aceeași procedură se efectuează pentru a calcula cel mai mare curent: I st. max=(Uin+ΔUin–Uout)/Ro–(In–ΔIn). Conform parametrilor inițiali, curentul maxim va fi: Ist.max = (14,4 + 1,44 – 9) * 103 / 220–(10 – 2) = 23 miliamperi. Dacă, ca urmare, valorile calculate ale curentului minim și maxim depășesc limitele admise, atunci este necesar să înlocuiți I st sau rezistența R o. Uneori, dioda Zener trebuie înlocuită.

Însuși numele acestui dispozitiv „diodă zener” este în consonanță cu cuvântul stabilitate sau constanță a ceva sau în ceva. Stabilitatea este foarte importantă în viața unei persoane, stabilitatea salariului, prețurile în magazin etc. În electronică, stabilitatea tensiunii de alimentare este un parametru de bază foarte important, care este verificat mai întâi la instalarea sau repararea echipamentelor electronice. Tensiunea din rețeaua electrică poate varia în funcție de sarcina totală, de calitatea rețelelor de alimentare și de mulți alți factori, dar tensiunea de alimentare dispozitive electronice, în același timp, trebuie să rămână neschimbat cu o anumită valoare specificată.

Deci, ce este o diodă zener?

Wikipedia vă va oferi această definiție:

"O diodă Zener cu semiconductor, sau dioda Zener, este o diodă semiconductoare care funcționează sub polarizare inversă în modul de defecțiune. Înainte să se producă o defecțiune, curenții de scurgere minori curg prin dioda Zener..."

Totul este corect, dar prea abstrus.

Voi încerca să o exprim mai simplu

O diodă zener este un dispozitiv semiconductor care stabilizează tensiunea.

Cred că la început această definiție este suficientă (și vă voi spune mai jos cum stabilizează tensiunea)

Principiul de funcționare al unei diode zener

Stimate cititor, această figură arată principiul de funcționare al unei diode zener.

Imaginați-vă că se toarnă apă într-un anumit recipient, nivelul apei din recipient trebuie definit cu strictețe, astfel încât recipientul să nu se reverse, în el se face o conductă de preaplin prin care apa care depășește un anumit nivel se va revărsa din recipient.

Acum de la „instalații” să trecem la electronică.

Denumirea diodei Zener pe schema circuitului este aceeași cu cea a diodei, diferența dintre „linia” catodului este reprezentată ca litera G.

Desemnarea diodei zener în diagramă

Dioda zener funcționează numai într-un circuit de curent continuu și trece tensiunea în direcția anod-catod înainte în același mod ca o diodă. Spre deosebire de o diodă, o diodă Zener are o caracteristică: dacă curentul este aplicat în direcția inversă catodului - anod, nu va trece curent prin dioda Zener, dar curentul nu va circula în direcția opusă doar până când tensiunea depășește valoarea specificată. valoare.

Care este valoarea de referință a tensiunii pentru o diodă Zener?

Dioda Zener are propriii parametri - tensiune și curent de stabilizare. Parametrul de tensiune indică la ce tensiune va trece curentul dioda zener în direcția opusă, parametrul de curent specifică puterea curentului la care poate funcționa dioda zener fără a fi deteriorată.

Diodele Zener sunt făcute pentru a stabiliza tensiuni de diferite valori, de exemplu, o diodă Zener cu denumirea V6.8 va stabiliza tensiunea cu 6,8 volți.

Tabelul parametrilor de funcționare ai diodelor zener.

Tabelul prezintă principalii parametri - tensiunea de stabilizare și curentul de stabilizare. Există și alți parametri, dar încă nu aveți nevoie de ei. Principalul lucru este să înțelegeți esența modului în care funcționează o diodă Zener și să învățați cum să o alegeți pe cea de care aveți nevoie pentru circuitele dvs. și pentru repararea electronicelor radio.

Să luăm în considerare diagrama schematica explicând principiul de funcționare al unei diode zener.

Să luăm dioda zener ca parametru - tensiunea de stabilizare este de 12 volți. Pentru ca curentul să circule prin dioda Zener în direcția opusă de la catod la anod, tensiunea de intrare trebuie să fie mai mare decât tensiunea de stabilizare a diodei Zener (cu o marjă). De exemplu, dacă o diodă zener este proiectată pentru o tensiune de stabilizare de 12V, tensiunea de intrare trebuie să fie de cel puțin 15V. Balast rezistorul Rb limitează curentul care va trece prin dioda zener la valoarea nominală.După cum puteți vedea, la o tensiune care depășește curentul de stabilizare al diodei zener, începe să reducă tensiunea în exces prin ea însăși la minus. Cu alte cuvinte, dioda zener acționează ca o conductă de preaplin, cu atât presiunea sau valoarea apei este mai mare curent electric, cu cât dioda zener se deschide mai mult și invers, pe măsură ce tensiunea scade, dioda zener începe să se închidă, reducând trecerea curentului prin ea însăși.

Aceste modificări pot apărea fie fără probleme, fie cu mare viteză în intervale scurte de timp, ceea ce ne permite să obținem un coeficient de stabilizare a tensiunii ridicate.

Dacă tensiunea la intrarea stabilizatorului este mai mică de 12 volți, dioda zener se va „închide”, iar tensiunea la ieșirea stabilizatorului va „pluti” în același mod ca la intrare, dar nu va exista tensiune. stabilitate. De aceea, tensiunea de intrare trebuie să fie mai mare decât tensiunea de ieșire necesară (cu o marjă).Diagrama dată este numităstabilizator parametric. OMS Dacă dorește o defalcare completă a modului de calcul al unui stabilizator parametric, lăsați-l să viziteze Google, pentru noi, începătorii, este suficient pentru prima dată, să nu ne deranjam cu formule.

Acum să trecem la laboratoare (lucru de laborator:).

În fața ta se află o machetă a unui stabilizator parametric, la intrarea și la ieșirea machetei. Acum voltmetrul de la INTRAREA stabilizatorului arată 6 volți la IEȘIREA stabilizatorului, aproape aceeași tensiune. După cum am spus deja, dioda zener a prototipului are o tensiune de stabilizare de 8 și 2 volți, o tensiune de 6 volți la INTRAREA stabilizatorului nu depășește tensiunea de stabilizare a diodei zener, deci dioda zener este închisă.

Acum cresc tensiunea la intrarea stabilizatorului la 15 volți, tensiunea la intrarea stabilizatorului a depășit tensiunea de stabilizare a diodei zener și la ieșirea stabilizatorului a atins tensiunea de stabilizare specificată de 8,2 volți și așadar ramane, practic neschimbata, chiar si cu cresteri bruste de tensiune, dioda zener functioneaza instantaneu, mentinand stabilitatea tensiunii. repet din nou - „Pentru ca un stabilizator parametric să funcționeze corect, trebuie să existe întotdeauna o tensiune la intrare care depășește tensiunea de stabilizare a diodei Zener, adică cu o marjă de aproximativ 15-25%”

Deoarece curentul de stabilizare al unui astfel de stabilizator parametric este prea mic, stabilizatorul parametric este de obicei utilizat în sursele de alimentare ca element stabilizator al circuitului, unde în plus față de stabilizatorul în sine există elemente de reglare a tensiunii și tranzistoare puternice.

Un exemplu este un circuit al unui stabilizator reglabil (sursa de alimentare).

În electronica modernă, stabilizatorii parametrici sunt utilizați din ce în ce mai puțin, în principal folosind microcircuite speciale, care sunt destul de stabilizatori puternici cu un coeficient de stabilizare foarte bun, sunt compacte si usor de folosit.

Dar despre ele vom vorbi data viitoare. Cu toate acestea, stabilizatorii parametrici pot fi găsiți în multe circuite electronice diferite, așa că trebuie să le cunoașteți și să înțelegeți un principiu de funcționare de bază.

Cum se verifică dioda zener

Pentru a verifica dioda Zener, trebuie să știți cum să utilizați un multimetru și să utilizați tehnica de testare a unei diode semiconductoare Dacă este posibil, puteți asambla un circuit stabilizator parametric și verificați dioda Zener în funcțiune, așa cum este descris în acest articol. Dacă aveți o diodă zener și nu cunoașteți parametrii acesteia (inscripția de pe corpul stubului a fost ștearsă), prin asamblarea unui circuit al unui stabilizator parametric, puteți determina la ce tensiune de stabilizare funcționează acest stub neidentificat.

Orice circuit electronic este necesară o tensiune stabilizată pentru alimentarea componentelor incluse în ea elemente active(tranzistoare, microcircuite etc.). În ciuda varietății mari de tipuri de surse liniare, toate se bazează pe un stabilizator de tensiune parametric clasic (vezi figura de mai jos).

La construirea majorității acestor dispozitive, se folosește un element semiconductor neliniar - o diodă, numită în acest caz o diodă zener.

Ordine de comutare

Stabilizatorul clasic cu diodă zener este unul dintre cele mai simple tipuri de dispozitive din această clasă și este cel mai ieftin și mai ușor de implementat. Un fel de „rambursare” pentru această simplitate este un efect de stabilizare scăzut, foarte dependent de mărimea sarcinii și observat într-un interval foarte îngust.

Elementul semiconductor (dioda Zener) inclus în stabilizatorul de tensiune este dioda redresoare, pornit în sens invers. Datorită acestui fapt, punctul de funcționare al elementului poate fi setat pe secțiunea neliniară a caracteristicii curent-tensiune (CVC) cu o ramură brusc în jos.

Informații suplimentare. Poziția sa exactă este determinată de valoarea rezistenței de balast Ro (vezi diagrama de mai sus).

Un exemplu de caracteristică curent-tensiune tipică a unei diode Zener poate fi găsit în figura de mai jos.

Principiul de funcționare al unui stabilizator parametric bazat pe o diodă Zener (PSN) este indisolubil legat de tipul de ramură inversă a caracteristicii diodei Zener, care are următoarele caracteristici:

• Cu modificări semnificative ale curentului prin dispozitiv, tensiunea din această zonă fluctuează în limite foarte mici;
• Prin setarea valorii componentei curente, puteți seta punctul de operare în centrul ramului de retur;
• Prin alegerea unei tensiuni de stabilizare într-o zonă fixă ​​a caracteristicii curent-tensiune, este posibil să se extindă intervalul dinamic de modificări ale curentului diodei Zener (sau rezistența diferențială a acesteia).

Fiţi atenți! Din cauza posibilității de a seta parametri fix în această schemă, și-a primit numele - parametric.

Principiul de funcționare

Esența funcționării unui stabilizator de tensiune este explicată cel mai convenabil folosind exemplul unei diode conectate la un circuit DC. Când tensiunea pe ea are polaritate dreaptă (plusul este conectat la anod și minus este conectat la catod), joncțiunea semiconductoare este polarizată în direcția conductivă și permite trecerea curentului.

Când polaritatea este inversată joncțiune n-pînchis și prin urmare practic nu conduce curentul. Dar dacă continuați să creșteți tensiunea inversă între electrozi, atunci, în conformitate cu caracteristica curent-tensiune, puteți ajunge la un punct în care dioda începe din nou să treacă fluxul de electroni (dar în cealaltă direcție datorită defectarea joncțiunii).

Important! Elementul semiconductor în acest caz funcționează în modul de tensiune inversă, depășind semnificativ căderea directă peste el (0,5-0,7 volți).

Parametrii de bază

Când se studiază funcționarea unui stabilizator parametric de tensiune, se acordă o importanță deosebită specificatii tehnice dispozitivul de control propriu-zis. Acestea includ:

• Tensiunea de stabilizare, definită ca scăderea potențialului peste ea atunci când curge un curent mediu;
• Valorile maxime și minime ale curentului trecut prin joncțiunea polarizată inversă;
• Puterea disipată admisă pe dispozitiv Pmax.;
• Conductanța joncțiunii în modul dinamic (sau rezistența diferențială a unei diode Zener).

Ultimul parametru este definit ca raportul dintre creșterea tensiunii ΔUCT și modificarea curentului de stabilizare ΔICT care a provocat-o.

În ceea ce privește primii doi parametri, trebuie menționat că pentru diferite mostre de diode semiconductoare aceștia pot varia foarte mult ca valoare (în funcție de puterea dispozitivului). Tensiunea de stabilizare pentru majoritatea diodelor zener moderne variază în intervalul de la 0,7 la 200 de volți.

Disiparea admisibilă a puterii este determinată de parametrii enumerați anterior și, de asemenea, depinde foarte mult de tipul de element. Același lucru se poate spune despre rezistența diferențială, care afectează într-o anumită măsură eficiența procesului de stabilizare.

Circuit stabilizator parametric

Caracteristicile schemei

O diagramă completă a circuitului unui stabilizator de tip parametric, în care dioda Zener acționează ca element de sprijin, este prezentată în figura de mai jos.

Acest circuit poate fi considerat ca un divizor de tensiune format din rezistența R1 și o diodă zener VD cu o sarcină RN conectată în paralel.

Când potențialul de intrare se modifică, curentul prin dioda zener se va schimba în consecință; în acest caz, tensiunea de pe ea (și, prin urmare, de pe sarcină) va rămâne aproape neschimbată. Valoarea acestuia va corespunde tensiunii de stabilizare atunci când curentul de intrare fluctuează în anumite limite determinate de caracteristicile diodei și de dimensiunea sarcinii.

Calculul parametrilor de funcționare

Datele inițiale în funcție de care se calculează stabilizatorul de tip parametric sunt:

• Alimentare la intrarea Up;
• Tensiune de ieșire Un;
• Curent nominal de ieșire IH=Ist.

Ținând cont de aceste informații, vom calcula valoarea necesară folosind, de exemplu, funcția de calculator online.

Ca exemplu, să punem:

Up=12 volți, Un=5 volți, IH=10 mA.

Pe baza acestor date, introduse anterior într-un calculator online sau manual, selectăm o diodă zener de tip BZX85C5V1RL cu o tensiune de stabilizare de 5,1 Volți și o rezistență diferențială de aproximativ 10 Ohmi. Ținând cont de acest lucru, calculăm valoarea rezistenței balastului R1, determinată după cum urmează:

R1= Uo–Un/In+Ist =12-5/0,01+0,01= 350 Ohm.

Astfel, întregul calcul al unui stabilizator parametric se reduce la determinarea valorii rezistenței de balast R1 și la alegerea tipului de diodă zener (pe baza tensiunii de funcționare pentru care este proiectat).

Posibilitati de crestere a puterii

Puterea de ieșire a unui stabilizator de tip parametric este determinată de curentul maxim al diodei zener și puterea sa admisă Pmax, care poate fi mărită dacă se dorește. Pentru a face acest lucru, ar trebui să completați circuitul cu un element tranzistor conectat în paralel sau în serie cu sarcina. În consecință, se face o distincție între stabilizatorii paraleli și în serie, în care tranzistorul acționează ca un amplificator de curent continuu.

Să ne uităm la fiecare dintre aceste scheme mai detaliat.

Stabilizator paralel

Într-un circuit stabilizator de tip paralel, tranzistorul este utilizat ca un emițător urmăritor conectat în paralel cu sarcina (vezi figura de mai jos).

Informații suplimentare.În acest circuit, rezistența R1 poate fi amplasată atât pe partea colectorului, cât și în emițătorul tranzistorului.

Tensiunea rezistorului de sarcinăRn este:

Un=Ust+Ube (tranzistor).

Circuitul funcționează pe principiul eliminării curentului în exces printr-o joncțiune deschisă tranzistor K-E, pe baza căreia tensiune (Ust) este prezentă în mod constant. În acest circuit, ICT este simultan curentul de bază al tranzistorului, drept urmare valoarea sa în sarcină poate fi de h21e ori mai mare decât valoarea inițială, adică tranzistorul în acest caz funcționează ca un amplificator de curent.

Regulator de serie

PSN, asamblat într-un circuit în serie, este același emițător urmăritor pe tranzistorul VT, dar cu o rezistență de sarcină Rн conectată în serie cu joncțiunea K-E (vezi figura).

Tensiunea de ieșire a dispozitivului în această situație este egală cu:

Un=Ut-Ube.

În acest circuit, orice fluctuații de curent în sarcină duc la modificări de semn opus ale tensiunii la baza tranzistorului. O dependență similară provoacă deschiderea sau închiderea Tranziție E-K, ceea ce înseamnă stabilizarea automată a tensiunii de ieșire.

Pentru a încheia descrierea, observăm că atât în ​​circuitele PSN în serie cât și în paralel, dioda zener este folosită ca sursă de tensiune de referință, iar tranzistorul este folosit ca amplificator de curent.

Video