Стабилитрон как регулятор напряжения

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress. Для многих приложений желательно, чтобы источник постоянного тока был стабильным и бесперебойным. Стабилизаторы напряжения используются для обеспечения того, чтобы выходной сигнал источника постоянного тока был стабильным и относительно независимым от нагрузки. Наиболее распространенным устройством, используемым в схемах регулирования напряжения, является стабилитрон. Стабилитроны разработаны и предназначены для использования при обратном смещении. Здесь описан основной механизм эффекта обратного пробоя Зенера. Важно помнить, что механизмы, лежащие в основе эффектов стабилитрона и лавино-обратного пробоя, различны. Это различие объясняет разницу в диапазоне пробивных напряжений VZ, в котором преобладает каждый эффект. Для стабилитронов VZ обычно не превышает 5.6 В. Типичная характеристика iv диода с напряжением прямого смещения V𝛾 и напряжением обратного пробоя VZ. Обратите внимание на крутой наклон iv-характеристики около VZ, который предполагает, что при vD ≈ −VZ напряжение на диоде будет очень мало изменяться при больших изменениях тока диода. Именно это свойство делает стабилитрон полезным стабилизатором напряжения. Несмотря на то, что наклон характеристики iv не является постоянным вблизи -VZ, для простоты введения основных принципов регулирования напряжения этот наклон будет предполагаться постоянным, так что стабилитрон можно смоделировать с помощью линейных элементов, когда он обратный. -смещен около vD = −VZ. Как и другие диоды, стабилитрон имеет три режима работы: когда vD ≥ Vγ, стабилитрон смещен в прямом направлении и может быть проанализирован с использованием кусочно-линейной модели, показанной на рисунке 1. Рис. 1 Модель стабилитрона для прямого смещения Когда -VZ <vD <Vγ, стабилитрон смещен в обратном направлении, но не достиг пробоя. В этой области его можно смоделировать как разомкнутую цепь. При vD ≤ –VZ стабилитрон имеет обратное смещение и происходит пробой. В этой области его можно смоделировать с помощью кусочно-линейной модели, показанной на рисунке 2. Рисунок 2 Модель стабилитрона для обратного смещения Комбинированный эффект прямого и обратного смещения может быть объединен в одну модель с помощью идеальных диодов, как показано на рисунке 3. Рисунок 3 Полная модель стабилитрона Чтобы проиллюстрировать работу стабилитрона в качестве регулятора напряжения, рассмотрим схему на рисунке 4 (а), где нерегулируемый источник постоянного тока VS регулируется до значения напряжения стабилитрона VZ. Обратите внимание, как диод должен быть подключен вверх дном, чтобы получить положительное стабилизированное напряжение. Также обратите внимание, что при vS> VZ стабилитрон находится в обратном пробое. (На практике важно, чтобы vS оставалось больше, чем VZ.) Сопротивление источника RS важно, потому что оно позволяет разнице напряжений vS -VZ быть ненулевой. Если сопротивление диода rZ мало по сравнению с RS и R, модель стабилитрона на Рисунке 2 может быть аппроксимирована как батарея с силой VZ, как показано на упрощенной схеме на Рисунке 4 (b).   Рисунок 4 (а) Принципиальная схема стабилизатора напряжения на стабилитроне; и (b) простейшая эквивалентная схема. Для понимания работы этого регулятора напряжения достаточно трех наблюдений: 1. Напряжение нагрузки должно равняться VZ, пока стабилитрон находится в режиме обратного пробоя. Тогда: i = VZR (1) i = VZR (1) 2. Выходной ток представляет собой почти постоянную разницу между нерегулируемым током питания iS и током диода iZ: i = iS − iZ (2) i = iS − iZ ( 2) Любой ток, превышающий тот, который требуется для поддержания нагрузки на постоянном напряжении VZ, направляется на землю через диод. Таким образом, стабилитрон действует как сток для любого нежелательного тока источника. 3. Ток источника равен: iS = vS-VZRS (3) iS = vS-VZRS (3) При разработке практического регулятора напряжения возникают определенные соображения. Одно из этих соображений - номинальная мощность диода. Мощность PZ, рассеиваемая диодом, равна: PZ = iZVZ (4) PZ = iZVZ (4) Поскольку VZ более или менее постоянна, номинальная мощность устанавливает верхний предел допустимого тока iZ диода. Этот предел будет превышен, если напряжение питания неожиданно возрастет или если нагрузка будет снята так, что весь ток питания пройдет через диод. Возможность выхода разомкнутой цепи должна быть учтена в конструкции практичного регулятора напряжения. Другое существенное ограничение возникает, когда сопротивление нагрузки невелико, что требует большого количества тока от нерегулируемого источника питания. В этом случае стабилитрон практически не облагается налогом с точки зрения рассеяния мощности, но нерегулируемый источник питания может быть не в состоянии обеспечить ток, необходимый для поддержания напряжения нагрузки. В этом случае регулирование не происходит. Таким образом, на практике диапазон сопротивлений нагрузки, для которого может быть достигнуто регулирование напряжения нагрузки, ограничен конечным интервалом: Rmin≤R≤Rmax (5) Rmin≤R≤Rmax (5) Где Rmax обычно ограничивается стабилитроном. номинальная мощность и Rmin по максимальному току питания. Нашли апк для андроид?

Оставить сообщение 

Список сообщений