Stabilizator parametryczny

Stabilizator parametryczny – urządzenie wykorzystujące nieliniowe charakterystyki prądowo-napięciowe elementów użytych do ich budowy. Zmiana określonego parametru elementu stabilizującego daną wielkość wyjściową przeciwdziała czynnikom destabilizującym. Jako elementy stabilizujące stosuje się powszechnie: diody stabilizacyjne (diody Zenera), warystory, termistory, baretery, diody polowe i karrektory, czyli specjalne układy dwukońcówkowe stabilizujące prąd przy zmianie napięcia. Cechą charakterystyczną wszystkich stabilizatorów parametrycznych jest brak zewnętrznego obwodu sprzężenia zwrotnego, który zapewniałby porównanie napięcia lub prądu wyjściowego z napięciem lub prądem wzorcowym. W związku z tym parametry tych stabilizatorów zależą głównie od właściwości elementów stabilizujących, przy czym w stabilizatorach napięcia elementy te są włączone do obciążenia równolegle, a w stabilizatorach prądu – szeregowo. Nie najlepsza jakość stabilizatorów parametrycznych ogranicza ich zastosowanie. Stabilizator z diodą Zenera jest najprostszym układem stabilizacji napięcia, stosowanym w prostych zasilaczach lub jako źródło napięcia odniesienia.

Wykorzystując model diody dla odcinkowo-liniowej charakterystyki prądowo-napięciowej, wyprowadzimy wzory opisujące parametry stabilizatora. Prąd płynący przez diodę w zakresie stabilizacji

$I_z=\frac{U_{wy}-U_z}{r_z},$

a prąd i napięcie wyjściowe układu

$I_{wy}=\frac{U_{wy}}{R_o},$

$U_{wy}=U_{we}-I_{wy}R-I_{z}R,$

z powyższych równań wyznaczamy zależność napięcia wyjściowego od wejściowego

$U_{we}=U_{wy}(1+\frac{R}{R_o}+\frac{R}{r_z})-U_z\frac{R}{r_z}$

oraz współczynnik stabilizacji

$S=\frac{\mathrm{\Delta }{U}_{we}}{\mathrm{\Delta }{U}_{wy}}=1+\frac{R}{R_o}+\frac{R}{r_z}.$

Zakres poprawnej pracy stabilizatora diodowego określają skrajne położenia punktu pracy na charakterystyce. Jednak zawsze napięcie wyjściowe jest równe w przybliżeniu napięciu Zenera $U_z.$ Wartość minimalnego prądu diody nie powinna się znajdować na zakrzywionej części charakterystyki, ponieważ wówczas nastąpiłby wzrost rezystancji dynamicznej diody.