Основные параметры стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения ставится на выходе вторичного источника питания и служит для уменьшения колебаний выходного напряжения, вызванного изменением тока нагрузки, напряжения первичной сети, температуры окружающей среды и т.д. К общим параметрам стабилизатора, как и систем электрического питания, относятся габаритные размеры, масса, себестоимость, надежность и ряд других данных. Работу стабилизатора напряжения характеризуют следующие основные показатели [1 – 7]:

а) коэффициент стабилизации К _СТ по входному напряжению, который равен отношению относительных приращений напряжений на входе и выходе стабилизатора:

, (1)

где DU _ВХ, DU _ВЫХ - приращения входного и выходного напряжений при постоянном токе нагрузки; U _ВХ, U _ВЫХ – номинальные значения входного и выходного значений стабилизатора. Кроме коэффициента стабилизации применяется показатель, называемый статической ошибкой стабилизации, который определяется отношением приращения выходного напряжения к его номинальному значению.

. (2)

Коэффициент стабилизации оценивается экспериментально из зависимости выходного напряжения от величины входного напряжения: U _ВЫХ = f(U _ВХ), которая имеет вид, представленный на рис.1. На рис.1 обозначено: U _{ВХ Н} – номинальное значение входного напряжения; U _{ВЫХ Н} – номинальное значение выходного напряжения; DU _ВХ – приращение входного напряжения; DU _ВЫХ – изменение выходного напряжения на рабочем участке зависимости
U _ВЫХ = f (U _ВХ ). Под рабочим участком данной зависимости понимается такой участок, на котором изменение входного напряжения приводит к малым приращениям выходного напряжения, т.е. на этом участке имеет место режим стабилизации для рассматриваемого устройства;

Рис.1. Зависимость выходного напряжения компенсационного стабилизатора от входного напряжения

б) внутреннее сопротивление R_i стабилизатора, которое определяется из отношения приращения выходного напряжения к приращению тока нагрузки при постоянном напряжении на входе стабилизатора:

. (3)

Вместо внутреннего сопротивления может быть задана статическая ошибка по нагрузке при U _ВХ =const и изменяющемся токе нагрузки:

. (4)

Внутреннее сопротивление R_i стабилизатора определяется из его внешней характеристики. Под внешней характеристикой компенсационного стабилизатора понимается зависимость выходного напряжения от значения тока потребителя (тока нагрузки) (U _ВЫХ = f (I _Н ) | _{U вх = const}) при постоянном значении входного напряжения стабилизатора. Данная зависимость представлена на рис.2. На рис.2 обозначено: U _{ВЫХ ХХ} – выходное напряжение стабилизатора холостого хода
(I _Н = 0); U _{ВЫХ Н} – номинальное значение выходного напряжения стабилизатора; I_{Н НОМ} – номинальное значение тока потребителя (тока нагрузки); DU _ВЫХ – приращение выходного напряжения стабилизатора; DI _Н – приращение тока нагрузки. Из рис.2 внутренне сопротивление определяется на основании соотношения:

; (5)

в) коэффициент сглаживания пульсации К _СГЛ:

, (6)

где , - амплитуды пульсаций напряжений на входе и выходе стабилизатора. Иногда вместо К_СГЛ задается относительное значение допустимой амплитуды пульсации выходного напряжения.

. (7)

г) температурный коэффициент напряжения стабилизатора g _U, который определяется отношением приращения выходного напряжения к приращению температуры окружающей среды при постоянных значениях напряжения на входе и тока нагрузки:

; (8)

Рис.2. Внешняя характеристика компенсационного стабилизатора
напряжения

д) коэффициент полезного действия η _U компенсационного стабилизатора напряжения, который определяется из отношения значения выходной мощности Р _ВЫХ к величине входной мощности, отбираемой от источника вторичного электропитания:

. (9)