2. теоретическое введение

2.3. Стабилизаторы параллельного типа

2.3.1. Диодный стабилизатор

Простейший диодный стабилизатор параллельного типа (рис. 4.3) представляет собой делитель напряжения, состоящий из балластного сопротивления и стабилитрона, параллельно которому включено сопротивление нагрузки. Эта схема соответствует структуре параллельных стабилизаторов (см. рис. 4.2а), хотя регулирующий и усиливающий элементы отсутствуют, а стабилитрон совмещает функции опорного и регулирующего элементов.

Рис. 4.3. Диодный стабилизатор параллельного типа
П
Рис. 15
ри изменении входного напряжение изменяется общий ток , однако это не приводит к существенному изменению выходного напряжения, так как происходит изменение тока через стабилитрон, причём  и изменяется слабо, а значит, и выходное напряжение  оказывается стабилизированным. Аналогично, при постоянном напряжении питания любое изменение тока нагрузки вызывает такое же по значению, но обратное по знаку изменение тока стабилитрона (при условии, что  ). Ток остаётся неизменным, и, следовательно,  не изменяется.
При расчёте элементов и режима работы такого стабилизатора задаются допускаемыми относительными значениями отклонений питающего напряжения  и  , максимальным (он обычно и номинальный) и минимальным током нагрузки, выходным напряжением и определяют напряжение питания , тип стабилитрона, режим его работы и сопротивление балластного резистора. При расчёте схемы также учитывают допустимые отклонения сопротивления резистора и напряжения стабилизации стабилитрона  . Относительные значения этих отклонений обычно обозначают через  и  . Таким образом:  ,  ,  ,  . Значения и определяются соответственно классом точности резистора, применяемого в качестве , и типом стабилитрона.
Для того чтобы обеспечить работу стабилитрона в области допустимых токов стабилизации, указываемых в справочной литературе, при всех допустимых отклонениях параметров элементов схемы, необходимо выполнить следующие условия:
1) при  ,  ,  и максимальном токе нагрузки 
;
2) при  ,  ,  и минимальном токе нагрузки  ,
.
Анализ работы рассматриваемого стабилизатора с учётом этих условий позволяет получить выражения для предельного минимально возможного при заданных параметрах напряжения питания схемы
, (4.1)
где  ,  ,  ,
,  , предельно минимального значения сопротивления балластного резистора
, (4.2)
и предельного максимального значения сопротивления балластного резистора
. (4.3)
Используя выражения (4.1)–(4.3), определяют и , а затем вычисляют предельно возможный рабочий ток через стабилитрон
. (4.4)
Если расчёт проведён правильно, то  . Мощность, рассеваемая на резисторе
. (4.5)
КПД схемы
(4.6)
Коэффициент стабилизации выходного напряжения по входному напряжению при линейной аппроксимации ВАХ стабилитрона равен
, (4.7)
где  – дифференциальное сопротивление стабилитрона.
Из выражения (4.7) видно, что с увеличением коэффициент стабилизации возрастает. Однако увеличение требует одновременного повышения напряжения питания , а это не всегда целесообразно, так как снижается КПД схемы.
Выходное сопротивление данного стабилизатора
, (4.8)
где – внутреннее сопротивление источника напряжения .
Температурная нестабильность выходного напряжения
, (4.9)
где  – температурный коэффициент напряжения стабилизации стабилитрона;  – интервал рабочих температур стабилизатора.

2.3.2. Транзисторный стабилизатор

Максимальная выходная мощность диодного стабилизатора зависит от значений  и  стабилитрона. Область применения таких стабилизаторов по мощности можно расширить, если использовать усилитель тока на транзисторе (рис. 4.4). Эта схема работает следующим образом. При возрастании по какой-либо причине напряжения происходит увеличение напряже­ния и напряжения , так как  , а  . Возрастание вызывает рост коллекторного тока , что приводит к увеличению падения напряжения на балластном резисторе, а это компенсирует начальное возрастание . Так как при работе транзистора в активной области ток коллектора ( ) экспоненциально зависит от напряжения , то изменение , необходимое для компенсации  , будет сопровождаться малым изменением напряжения . Таким образом, и  будет небольшим.