Схема простейшего стабилизатора, в котором для стабилизации используется кремниевый стабилитрон (КС), показана на рис.1.1. Коэффициент стабилизации (Кст) такого стабилизатора можно определить по формуле:
Кст = Uвых • (1 - 0.01 • ΔUвх)/(Iнагр + Iст) • rст
где Uвых - выходное напряжение стабилизатора, ΔUвх – абсолютное изменение входного напряженпия, Iнагр - максимальный ток нагрузки, Iст - минимальный ток стабилизации, а rст – дифференциальное сопротивление стабилитрона. Сопротивление токоограничивающего резистора R1, здесь выбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить достаточный коэффициент стабилизации, и в то же время не превысить предельно допустимый ток стабилитрона, при максимальном входном напряжении. Тип и количество КС подбирают в зависимости от необходимого выходного напряжения стабилизатора и тока нагрузки.
Важным параметром, определяющим температурную устойчивость стабилизатора, является температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилитрона. Из графика приведенного на рис.1.2 видно, что ТКН КС зависит от напряжения его стабилизации. Так стабилитроны с напряжением стабилизации около 6 V, обладают ТКН близким к нулю, поэтому они наиболее термостабильны. Стабилитроны с большим напряжением стабилизации имеют положительный ТКН, (с увеличением температуры напряжение на них увеличивается), соответственно стабилитроны с напряжением стабилизации менее 6 V, характеризуются отрицательным ТКН.
Стабилизировать низкое (0.5...3 V) напряжение, можно используя схему, изображенную на рис.1.3. Для стабилизации здесь используются полупроводниковые диоды в прямом включении. Количество последовательно включенных диодов выбирают в соответствии с требуемым выходным напряжением стабилизатора, из расчета, что падение на переходе германиевого прибора составляет около 0.5 V, а кремниевого – 0.7 V. Зависимость выходного напряжения от температуры в этом варианте характеризуется практически линейным отрицательным ТКН (с повышением температуры уменьшение напряжения на каждом диоде составит примерно 0.3% на каждый °С).
В схеме представленной на рис.1.4, необходимую термокомпенсацию стабилитрона VD (с положительным ТКН), обеспечивают полупроводниковые диоды. Выходное напряжение для такого стабилизатора определяется суммой напряжения стабилизации КС и падения напряжения на диодах, а степень термокомпенсации количеством последовательно включенных диодов.
Получить практически любое стабилизированное напряжение, величиной менее 1.5 V, можно с помощью стабилизатора, схема которого показана на рис.1.5. Выходное напряжение здесь определяется разностью напряжений стабилизации стабилитронов VD1, VD2. Высокая температурная стабильность, в данном случае, достигается при использовании однотипных стабилитронов с возможно близкими ТКН.
