Основные параметры линейных стабилизаторов напряжения

Основное назначение стабилизаторов — поддерживать выходное напряже­ние неизменным, равным номинальному значению в условиях изменяющегося входного напряжения, токов нагрузки, температуры окружающей среды и ста­рения элементов.

К точностным параметрам относятся: точность установки выходного на­пряжения, коэффициент стабилизации, выходное сопротивление, температур­ный коэффициент напряжения, временная нестабильность (временной дрейф), шум выходного напряжения.

Точность установки выходного напряжения обычно указывается для стаби­лизаторов с фиксированным выходным напряжением. Она зависит в основном от технологических факторов. Отклонения выходного напряжения от номи­нального значения вызваны разбросом элементов, входящих в состав стабили­затора. Точность установки повышают путем лазерной подгонки сопротивле­ний делителя обратной связи.

Коэффициент стабилизации определяется как отношение приращения вход­ного напряжения к вызываемому им приращению выходного напряжения ста­билизатора:

Часто вместо этой величины в справочниках приводится так называемая «нестабильность по напряжению», под которой понимают относительное изменение выходного напряжения в процентах при изменении входного напряже­ния в заданных пределах. Иногда также приводится нестабильность по напря­жению как абсолютное изменение выходного напряжения в мВ при изменении входного напряжения в заданных пределах. Повышение коэффициента стаби­лизации достигается увеличением коэффициента усиления усилителя ошибки.

Выходное сопротивление характеризует нестабильность выходного напряже­ния стабилизатора при изменении тока нагрузки

В справочниках вместо выходного сопротивления иногда приводится так называемая «нестабильность по току», под которой понимают относительное изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки в заданных пределах, в процентах от номинальной величины выходного напряжения для стабилизаторов с фиксированным выходом и в милливольтах — для регулируе­мых стабилизаторов.

Температурный коэффициент напряжения характеризует нестабильность вы­ходного напряжения стабилизатора при изменении температуры окружающей среды:

В справочниках часто приводится так называемая «температурная стабиль­ность», под которой понимают относительное изменение выходного напряже­ния в процентах от номинальной величины при изменении температуры окру­жающей среды в допустимых для данной ИМС пределах. Используется также термин «температурный дрейф выходного напряжения», определяемый отно­шением и измеряемый в .

Долговременная нестабильность определяет относительное изменение вы­ходного напряжения в процентах от номинального значения за 1000 часов рабо­ты при температуре окружающей среды, соответствующей верхней границе ра­бочего диапазона.

К основным динамическим параметрам линейных стабилизаторов напря­жения относятся коэффициент подавления пульсаций входного напряжения и полное выходное сопротивление.

Коэффициент подавления пульсаций К_ПП определяется как отношение (в дБ) амплитуд основной гармоники пульсаций напряжений на выходе и входе ста­билизатора при его питании от однофазного двухполупериодного выпрямите­ля. Для зарубежных ЛСН обычно приводится для частоты 120 Гц, равной удво­енной частоте промышленной сети США. Значение этого коэффициента в области низких частот определяется частотной характеристикой контура регулирования стабилизатора, в частности коэффициентом усиления петли и час­тотой среза, а в области высоких частот — емкостью и частотными свойствами выходного конденсатора. На рисунке представлены графики зависимости от частоты коэффициентов подавления пульсаций для обычного -стабилизатора LM340LA-5.0 на 5 В, 100 мА (а) и МПН-стабилизатора LP2950CZ-5.0 на те же параметры (б).

Графики зависимости от частоты коэффициентов подавления пульсаций

-стабилизатора LM340LA-5.0 (а) и МПН-стабилизатора LP2950CZ-5.0 (б)

Полное выходное сопротивление характеризует способность стабилизатора напряжения компенсировать изменение напряжения при быстрых изме­нениях тока нагрузки. Задается либо в виде графика в функции от частоты из­менения тока нагрузки, либо в виде значений в Омах на частотах 10 Гц и 10 кГц. Так же как и , в области низких частот определяется усилительными свойствами контура регулирования, а в области высоких частот полным сопро­тивлением выходного конденсатора. На следующем рисунке представлены графики зави­симости от частоты модуля полного выходного сопротивления для обычного -стабилизатора LM340LA-5.0 на 5 В, 100 мА (о) и МПН-стабилизатора LP2950CZ-5.0 с теми же параметрами (б).

В фирменных описаниях микросхем линейных стабилизаторов часто при­водятся графики переходных характеристик — зависимости от времени выход­ного напряжения при скачкообразном изменении входного напряжения или тока нагрузки, по которым можно судить о быстродействии стабилизатора — времени установления выходного напряжения с заданной погрешностью.

К важнейшим эксплуатационным параметрам относятся (см. таблицу):

• диапазон допустимых входных напряжений;

• номинальное выходное напряжение для стабилизатора с фиксированным вы­ходным напряжением, либо диапазон выходных напряжений для регулируе­мого стабилизатора;

• максимально допустимый ток нагрузки;

• максимально допустимая рассеиваемая мощность;

• минимально допустимое падение напряжения между входом и выходом стаби­лизатора при максимальном или дополнительно оговоренном токе нагрузки;

• ток, потребляемый стабилизатором в режиме холостого хода;

• допустимый диапазон температур окружающей среды.