Мощность регулирующего элемента оценивается по тем же формулам (23-16), если заменить /р. доп на Рр.доп1 а правую часть умножить на И-

Необходимую мощность Рр.цри можно существенно уменьшить, если последовательно с регулирующим элементом включить гасящее сопротивление (см. приложение 1 в [176]).Тогда увеличениетока/рбудет сопровождаться уменьшением напряжения Up. Максимальная рассеиваемая мощность Pp. макс получается при

= f 2/2 и составляет UIIAR. Сопротивление R выбирают из условия /р. акс L/j, чтобы транзистор не вошел в насыщение даже при максимальном токе. Положим R = 172/р.макс; тогда мощность Рр.макс = Лгр.мокс. т. е. в 4 раза меньше, чем без гасящего сопротивления. Соответственно при одном и том же максимальном токе /р. макс можно выбирать менее мощный транзистор.

Перейдем к рассмотрению дифференциальных параметров стабилизатора - выходного сопротивления и коэффициента стабилизации.

Выходное сопротивление найдем из общего определения (23-1а). Для этого из соотношения (23-56) выразим приращение А/н через At/gi полагая At/i = О и подставляя

А/уАу; А/р = /<,А/у

{Ry - сумма входного сопротивления усилительного элемента и сопротивления опорного элемента; Kt - суммарный коэффициент усиления тока в усилительном и регулирующем элементах). После элементарных преобразований получаем:

Эквивалентное сопротивление в круглых скобках играет важную роль в теории стабилизаторов. Назовем его характеристическим сопротивлением и обозначим символом

(23-17)

По физическому смыслу - это выходное сопротивление активной части стабилизатора (т. е. /?вых при /?о И = оо).

Ниже мы убедимся, что в реальных случаях всегда соблюдается условие /?о Roo, поэтому

i?Bb,x = /?o/?co/?oo. (23-18)

Коэффициент стабилизации найдем из общего определения (23-16). Для этого из соотношения (23-56) выразим отношение IS.IJJIS.IJ2, подставив приведенные выше значения А/у и А/р, а также А/н = AUJRa. После преобразований получим следующее общее выражение:

Обычно выполняются условия

первое из которых использовалось выше [см. (23-18)1. Тогда получается упрощенное выражение:

и, Ro

/< = -

(23-196)

Ui со-

Наконец, подставляя в (23-196) значение Ui из (23-10), запишем коэффициент стабилизации следующим образом:

(l-6 i) U2R0

(23-19В)

(2 + ми о) оо

Как видно, с увеличением сопротивления R значение К возрастает и при /?о ->Ьо стремится к предельному значению:

(l-e i)l/2

f 1 миноо

(23-20)

При оптимальном балластном сопротивлении (23-12) выражение

(23-19в) дает:

V6 Л16) (23-21)

1 мингоо

Следовательно, в обоих случаях - ив предельном, и в оптимальном режимах - коэффициент стабилизации в первую очередь

зависит от характеристического сопротивления. Последнее, естественно, нужно делать достаточно малым (это же желательно и с точки зрения выходного сопротивления).

Уменьшение сопротивления Rm согласно (23-17) достигается прежде всего увеличением коэффициента усиления по току. Заметим также, что коэффициент стабилизации возрастает с уменьшением тока нагрузки - главной составляющей тока /хиин.

Рис. 23-4. Обобщенная скелетная схема параллельного стабилизатора с цепью прямой связи.

/ - регулирующий элемент; 2 - срав-инвающий и усилительный элемент цепи обратной связи; 3 - опорный элемент; 4 - элемент прямой связи.

В заключение рассмотрим более общую схему стабилизатора, в которой помимо обычной обратной связи через элемент 2 имеется прямая связь между входом и регулирующим элементом через элемент 4 (рис. 23-4). В такой схеме приращение регулирующего тока имеет вид:

Mp = iU2Ki2)/Ry2+(UiKu)/Ryi.

где индексы 2 и 4 относятся соответственно к цепям обратной и прямой связи. Тогда из соотношения (23-56) нетрудно получить величину AUi/bi и далее - коэффициент стабилизации:

Ro/Ro

Ui l-KiiRo/Ryi

(23-22)

сравнивая (23-22) с выражением (23-196), можно сделатьследуннциевыводы Если Кц < О, т. е. если прямая связь противодействует обратной, то коэффициент стабилизации будет меньше, чем при отсутствии прямой связи. Если же Ки > О (случай, показанный на рис. 23-4), то коэффициент стабилизации повысится. Делая второй член в знаменателе (23-22) близким к единице, можно получить любые значения К- Однако при этом малейшие изменения величин Kit и Ry будут весьма сильно менять значение К- Такой режим нежелателен.

Величина выходного сопротивления практически не зависит от наличия элемента прямой связи и выражается формулой (23-18).

Диодные стабилизаторы. Полупроводниковые стабилитроны (см. § 3-3) позволяют осуществлять простейшие схемы стабилизации

без использования усилительных приборов. Схема стабилизатора на одном стабилитроне показана на рис. 23-5. Очевидно, что эта схема соответствует структуре параллельных стабилизаторов, хотя регулирующий и усилительный элементы отсутствуют, а стабилитрон Д совмещает функции опорного и регулирующего элементов. Анализ и расчет такого стабилизатора можно вести по формулам предыдущего раздела, полагая Ki = 0; = д (где - дифференциальное сопротивление стабилитрона) и заменяя /р на/д.* Стабилитрон подбирают по значению выходного напряжения ((Уд = и), а также, если возможно, по значению тока нагрузки из неравенств (23-16). После этого становится известным параметр т-д. Согласно (23-17) при Ki = О имеем:

Рис. 23-5.

Диодный затор.

стабили-

Roa - Гд,

Т. е. В диодных стабилизаторах характеристическое сопротивление по существу является величиной заданной. Соответственно заданными оказываются и важнейшие параметры стабилизаторов: выходное сопротивление (23-18)

и предельный ко:

нциент стабилизации (23-20) (l-V)f2

и д. мин Ь н. макс) д

Ток /д. ин обычно полагают равным 2-3 мА для маломощных стабилитронов и 3-5 мА для мощных. Сопротивление Лд, которое, вообще говоря, зависит от тока, обычно считают постоянным, равным номинальному значению.

* Последнее объясняется тем, что при общем анализе мы для простоты писали /р вместо суммы /р -\- /у. Однако в диодном стабилизаторе /р = 0. Следовательно, вместо суммы /у -f Ip нужно использовать ток /у = /д.