Teoria: stabilizzatori di tensione. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Quando la tensione di rete e la corrente di carico cambiano, cambia anche la tensione di uscita del raddrizzatore, a volte in modo significativo. In alcuni casi (ad esempio, quando si alimenta lo stadio finale di un UMZCH), questo è abbastanza accettabile, ma, ad esempio, per radio, generatori e altri dispositivi elettronici, la tensione deve essere stabile quando cambia la corrente di carico. Non puoi fare a meno di uno stabilizzatore qui. Allo stesso tempo, questo dispositivo svolge un'altra funzione: riduce al minimo l'ondulazione della tensione di alimentazione.

La base dello stabilizzatore più semplice (Fig. 68a) è una catena di resistore R1 e diodo zener VD1. Un diodo zener è un diodo speciale collegato con polarità inversa e funzionante in modalità di guasto reversibile a valanga. Se aumenti la tensione inversa sul diodo zener, inizialmente la corrente sarà piccola e una volta raggiunta la tensione di stabilizzazione (questo è indicato nei dati di riferimento) aumenterà bruscamente. Per limitare l'aumento della corrente attraverso il diodo zener, viene acceso tramite il resistore R1 (questo è il cosiddetto resistore di zavorra). La corrente attraverso il diodo zener viene calcolata utilizzando la formula I = (Uin - UCT)/R. Pertanto, la tensione di ingresso deve essere sempre maggiore della tensione di uscita stabilizzata.

Quando si alimentano dispositivi a bassa potenza, spesso si accontentano di uno stabilizzatore così semplice, rimuovendo la tensione di uscita dal diodo zener. Quando viene calcolata utilizzando questa formula, la corrente I deve includere sia la corrente del diodo zener (normalmente 5...20 mA) che la corrente di carico (dello stesso ordine).

A correnti di carico più elevate, viene utilizzato un transistor aggiuntivo VT1, collegato come inseguitore di emettitore (Fig. 68b). “Ripete” la tensione di base stabilizzata sul carico. La tensione di uscita Uct è di circa 0,7 V (caduta di tensione sulla giunzione base-emettitore) inferiore alla tensione nominale di stabilizzazione del diodo zener. Per correnti di carico elevate, viene utilizzato un transistor composito.

Uno schema di uno stabilizzatore più avanzato è mostrato in fig. 69.

Il diodo Zener VD1 è selezionato per una tensione pari a circa la metà dell'uscita stabilizzata Ust. La stessa tensione viene fornita alla base del transistor di controllo a bassa potenza VT2 dal partitore di tensione R2 - R4. Se per qualche motivo la tensione di uscita diminuisce, questa variazione verrà completamente trasmessa attraverso il diodo zener all'emettitore del transistor VT2, mentre alla base la variazione di tensione sarà minore. Di conseguenza, il transistor si aprirà leggermente e la sua maggiore corrente di collettore aprirà il potente transistor di regolazione VT1, compensando la caduta della tensione di uscita. All'aumentare della tensione di uscita, entrambi i transistor si spengono. La regolazione avviene quindi a causa di un forte feedback negativo.

Poiché il segnale di controllo viene generato da una tensione di uscita già stabilizzata, i parametri dello stabilizzatore con un circuito semplice sono piuttosto elevati. Un ulteriore vantaggio dello stabilizzatore è che non teme i cortocircuiti in uscita: durante un cortocircuito scompare anche la tensione di controllo, a seguito della quale entrambi i transistor si chiudono. La corrente operativa della protezione dipende principalmente dalla corrente del diodo zener, selezionata dal resistore R1.

Esistono molti modelli di stabilizzatori di tensione, ma presentano tutti uno svantaggio significativo: la tensione di ingresso deve essere superiore alla tensione di uscita stabilizzata, alla stessa corrente, di conseguenza, parte della potenza del raddrizzatore si trasforma in calore e viene dissipata sul dissipatore di calore del transistor di controllo. Questo inconveniente viene eliminato negli stabilizzatori di commutazione ad alta efficienza.

Autore: V.Polyakov

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