Недавно, в одной из статей мы рассмотрели виды пробоев. Конечно же, это не случайно и необходимо для понимания работы стабилитрона:
Обратите внимание на обозначение, есть небольшая черта у катода, в отличие от диода.
Теперь касаемо работы устройства и в чем заключается стабилизация.
Если рассмотреть внимательно среднюю картинку - схему, видим два сопротивления, Одно балластное, другое сопротивление нагрузка.
Задача стабилизировать напряжение, а значит и ток на нагрузке. Предположим, что нагрузка 500 ом и напряжение на ней должно быть, 16 мА. Подбираем стабилитрон, чтобы напряжение средней точки (точка 1 на рисунке ВАХ, справа) было равно 8 вольтам.Далее берем источник напряжения, 12 вольт и подбираем балластное сопротивление. ток в среднем (точка 1 на ВАХ) состоянии на стабилитроне, примерно равен току нагрузки - 15 мА. То есть, через балласт потечет 30 мА в рабочем режиме, при этом напряжение на балласте будет 12-8= 4 вольта. получаем Rбал=4/0,03=133 Ом.
Рассмотрим режимы работы.
1 Нормальный режим, как мы рассчитали, токи текут расчетные, напряжение на нагрузке и стабилитроне - 8 вольт, на балластном сопротивлении - 4 вольта.
2 Падение напряжения: пусть напряжение упало на 2 вольта (это 16%), тогда напряжение упадет и на Rбал и на стабилитроне, стабилитрон практически закрылся и ток протекающий через него 1 мА примерно.
Значит ток через Rбал уменьшится на 14 мА, это примерно 1,9 вольта. то есть на стабилитроне 7,9 в и на Rбал - 2,1 в, то есть в сумме 10 вольт. На нагрузке падение на 0,1 вольт, это 1,25 %.. Конечно расчеты приблизительны, но сам процесс думаю понятен.
3 Аналогично, рассмотрим скачок напряжения в верх на 2 вольта, тогда увеличение напряжение на стабилитроне на ,0,1 вольта приведет к возрастанию тока почти в два раза, то есть на 15мА. значит, напряжение на Rбал вырастет на 133*0,015=1,99 вольта.
получается напряжение в схеме распределяется, на Rбал - примерно 6 вольт и 8.1 вольт на нагрузке со стабилитроном.
Мы рассмотрели крайние точки стабилизации, внутри этого диапазона, (10в-16 в), получим более "мягкую" стабилизацию.
Какие плюсы схемы мы видим: хорошее сглаживание -отклонения в 10% на источнике питания, до нагрузки доходят в виде 1 %. Есть стабилизация по току, за счет нелинейного сопротивления стабилитрона.
Недостатки, есть дополнительные элементы, и они потребляют мощность, то есть КПД схемы всего лишь 25-35%. Поэтому схемы используют в маломощных усилителях, где конечная мощность не так важна.
У нас есть канал в Телеграме, присоединяйтесь.