Щоб випрямлена напруга мережевого блоку живлення було можливо стабільніше, не змінювалося через коливання напруги електромережі, непостійності струму, споживаного навантаженням, до виходу випрямляча підключають стабілізатор напруги, через який і живлять навантаження.

Основою його служить стабілітрон – кремнієвий діод, внутрішній опір якого мало і дуже незначно змінюється при зміні струму. Мала залежність падіння напруги на стабілітроні від протікаючого струму є основною властивістю стабілітрона. Завдяки цій властивості напруга на стабілітроні, а значить, і на навантаженні, підключеною до нього, підтримується практично постійним.

Вольтамперні характеристики декількох найбільш часто використовуваних в саморобних конструкціях стабілітронів показані на рис. 82. При включенні стабілітрона в прямому (пропускному) напрямі його вольтамперная характеристика аналогічна вольтамперной характеристиці кремнієвого сплавного діода. Але стабілітрон працює в режимі зворотного напрямку. При збільшенні зворотної напруги струм через стабілітрон спочатку зростає дуже повільно (на характеристиці – горизонтальний ділянку гілок), а потім при деякому значенні зворотної напруги наступає так званий «пробій» р-п переходу, після чого навіть невелике збільшення напруги значно впливає на зростання струму через стабілітрон (на характеристиці – спадаючий вниз ділянку гілки). У різних стабілітронів режим «пробою» настає при різних зворотних напругах: у стабілітрона КС133А, наприклад, при 3 … 3,7 В, у стабілітрона Д808 – при 7 … 8,5 В. У стабілізаторах напруги стабілітрони працюють в режимах, які відповідають цим ділянкам їх вольтамперних характеристик.
Пробій р-n переходу не веде до псування стабілітрона, якщо струм через нього не перевищує допустимого значення.

Стабілізуючі властивості такого напівпровідникового приладу характеризуються його диференціальним опором, яке висловлюють як відношення зміни напруги стабілізації до викликав його малому зміни струму стабілізації, тобто

(Див. характеристику стабілітрона КС133А на рис. 82). Чим менше числове значення цього параметра стабілітрона, тим стабільніше напруга на ньому при зміні струму.

Рис. 82. Вольтамперні характеристики деяких стабілітронів

Щоб стабілізатор виконував свою функцію, що протікає через нього струм повинен бути не менше мінімального струму стабілізації I ст. min, тобто найменшого струму, при якому робота стабілітрона в режимі «пробою» стійка, і не більше максимального струму стабілізації Iст. max – найбільшого струму, при якому температура нагріву р-п переходу стабілітрона не перевищує допустимої. При виборі напівпровідникового приладу для роботи в стабілізаторі напруги орієнтуються на його напрузі стабілізації Uст – напрузі між його висновками в робочому режимі.

Найважливіші параметри стабілітронів широкого застосування наведені в табл. 6 додатка.

Найпростіший стабілізатор – параметричний, що працює як дільник нестабілізованого напруги (рис. 83), утворюють резистор Rгас, званий гасять або баластовим, і стабілітрон V.

Нестабілізована напруга, що подається від випрямляча на вхід стабілізатора, має бути на 40 … 50% більше напруги стабілізації використовуваного стабілітрона.Рабочій режим його встановлюють підбором резистора Rгас. Навантаження Rн підключена паралельно стабілітрону, і напруга на ній відповідає напрузі стабілізації використаного напівпровідникового приладу. Завдяки стабілізуючим властивостями струм через стабілітрон змінюється пропорційно току навантаження, але тільки у зворотному порядку, тому загальний струм, споживаний від випрямляча самим параметричним стабілізатором і підключеною до нього навантаженням, залишається практично незмінним. А всі зміни напруги на вході стабілізатора, що виникають, наприклад, через коливання мережевої напруги, гасить резистор Rгас.

Ефективність роботи стабілізатора оцінюють коефіцієнтом стабілізації напруги Кст – числом, що показує, у скільки разів зменшуються пульсації випрямленої напруги на виході пристрою в порівнянні з такими ж характеристиками вхідної напруги.

Визначити коефіцієнт стабілізації напруги найпростішого параметричного стабілізатора можна за спрощеною формулою:

Вихідний опір параметричного стабілізатора приблизно дорівнює диференціальному опору стабілітрона, т. е-

Принцип дії такого стабілізатора полягає в наступному. При підвищенні напруги на вході стабілітрона Uвх, наприклад через коливання напруги мережі, напруга на виході стабілізатора U вих також прагне зрости. Це призводить до того, що напруга на емітерний перехід регулюючого транзистора V2 починає зменшуватися і тим самим закривати транзистор. При цьому падіння напруги на ділянці емітер – колектор транзистора зростає настільки, що напруга на виході стабілітрона зменшується до вихідного рівня. Аналогічно стабілізатор реагує і иа зниження вхідної напруги, але тільки у зворотному порядку. Таким чином, регулюючий транзистор стабілізатора виконує функцію приладу, опір якого при зміні вхідної напруги і струму навантаження управляється напругою на емітерний переході, в результаті чого вихідна напруга стабілізатора залишається практично постійним.

Резистор R2 не впливає на вхідні і вихідні параметри стабілізатора, він потрібен лише для того, щоб і при відключеній навантаженні регулюючий транзистор працював як підсилювач струму. Опір резистора R2 має бути таким, щоб струм, поточний через нього, був дещо більше початкового некерованого струму транзистора – приблизно 5 … 10 мА.

Надійність роботи стабілізатора і величина споживаного струму залежать від параметрів регулюючого транзистора. Зокрема, гранично допустима напруга між його емітером і колектором має бути більше максимального вихідного напруги стабілізатора, а гранично допустимий струм колектора – більше максимального струму навантаження. Споживаний навантаженням струм може бути тим більше, чим більше h21е регулюючого транзистора, але при атом його гранично допустима потужність розсіювання повинна бути на 20 … 30% більше максимальної потужності, споживаної стабілізатором від випрямляча. Цим вимогам найбільш повно відповідають транзистори великої потужності.

Щоб регулюючий транзистор не перегрівався під час роботи, його встановлюють на радіатор.

В.Г. Борисов. Гурток радіотехнічного конструювання