Автор: Здравствуйте! Стабилизация напряжения стабилитроном и транзистором, или регулятор напряжения. В этой статье обсудим две простые схемы стабилизации напряжения с использованием стабилитронов и транзисторов. Как они работают и устроены.
Последовательная стабилизация напряжения
Схема последовательного регулятора напряжения, или последовательного транзисторного регулятора, работает как регулируемое сопротивление, которое создается транзистором, подключенным последовательно к линии питания и нагрузке. Транзистор автоматически изменяет своё сопротивление в зависимости от нагрузки, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение на заданном уровне.
Для работы этой схемы требуется, чтобы входной ток чуть превышал выходной. Эта разница и используется самим регулятором.
Преимущества последовательного регулятора напряжения
Главное преимущество последовательного регулятора по сравнению с шунтирующими схемами — это высокая эффективность. Такая схема потребляет меньше энергии и выделяет меньше тепла, что делает её популярной в мощных системах стабилизации напряжения. Однако в маломощных устройствах, где эффективность и тепловыделение не так важны, можно использовать и другие решения.
Описание работы схемы регулятора
Простая схема может включать стабилитронный шунтирующий регулятор, который загружает каскад эмиттерного повторителя. Эмиттерный повторитель имеет коэффициент усиления по напряжению, равный единице, что позволяет добиться стабилизации напряжения на выходе. При этом ток на выходе будет значительно выше, чем базовый ток, благодаря высокому коэффициенту усиления по току.
Например, если базовый ток через стабилитрон составляет 1-2 мА, то выходной ток может достичь 100 мА. Входной ток будет суммой выходного тока и небольшого тока, который потребляет стабилитрон.
Напряжение на выходе зависит от напряжения на базе транзистора, которое задается стабилитроном. Падение напряжения между базой и эмиттером транзистора составляет примерно 0,65 В, поэтому выходное напряжение будет чуть ниже напряжения стабилитрона. Например, если стабилитрон рассчитан на 12,7 В, на выходе будет около 12 В.
Схема обеспечивает низкий уровень пульсаций и шумов на выходе, что делает её подходящей для приложений, где требуется минимизация помех.
Регулятор напряжения с эмиттерным повторителем
В этой схеме используется транзистор в роли эмиттерного повторителя для минимизации потребляемого тока. Входное напряжение стабилизируется с помощью стабилитрона, который потребляет ток около 10-20 мА. Это напряжение подается на базу мощного “проходного” транзистора, через который проходит ток нагрузки.
Ток нагрузки в основном состоит из тока коллектора транзистора, а базовый ток значительно меньше. Например, если коэффициент усиления транзистора по току равен 50, а ток нагрузки составляет 1 ампер, то базовый ток будет всего около 20 мА. Эта схема позволяет стабилизировать большие токи при небольших потерях энергии. На рисунке представлена базовая схема такого регулятора.
Я рассмотрел две простые схемы стабилизации напряжения с использованием стабилитронов и транзисторов. Подписывайтесь на сайт, чтобы не пропустить дальнейшие статьи!
