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无线电电子与电气工程百科全书 经济稳定剂。 无线电电子电气工程百科全书
本文作者没有详细分析各种电压转换和稳压原理的优缺点，而是分享了他开发以双极晶体管作为调节元件的简单经济型稳压器的经验。 人们对示例性电压源的选择给予了很多关注。 本文提供了包含各种稳定剂测试结果的表格，使您可以更轻松地选择正确的选项。 为了实现由原电池或电池供电并需要稳定电压的无线电电子设备的高效率，除了正确选择电源电压和电池类型之外，选择合适的经济稳定器以确保尽可能长的运行也很重要无需更换电源即可更换设备。 经济型（高效率）稳定器是同时满足两个条件的稳定器：首先，与负载电流相比，它必须具有较低的电流消耗； 其次，控制元件上的电压降具有最小允许值。 文献中经常有对经济型稳定器的描述，其中作者关注的是减少稳定器本身消耗的电流，而不太重视为了其正常工作，输入电压必须超过输出电压至少 1,5 ... 2 V。当由电池供电时，这种情况起着主要作用。 简单的计算表明，稳定器效率的下降正是由于调节晶体管上以热量形式耗散的能量而发生的，而这些损失与电压降成正比。 一般来说，稳定器是一种可调分压器，其中晶体管用作调节元件，其电导率改变控制元件。 在经济型稳定器中，控制元件必须以最小的自身消耗为调节晶体管提供足够的基极电流。 该电流是通过将输出电压与参考电压进行比较而产生的。 正确选择参考电压源（ION）非常重要，其参数决定了稳定器的特性：稳定系数（Ket）、电压温度系数（TKN）、效率等。 当电源电压降低到略超过稳定器额定输出电压的最小值时，调节晶体管必须保持稳定的输出电压。 稳定器仍能维持额定输出电压的输入和输出电压之间的最小差值也取决于调节晶体管的连接图[1]。 参考电压的微电源 最简单的 ION 电路是使用齐纳二极管获得的，齐纳二极管的选择范围相当大，但在实践中，由于同类型齐纳二极管的稳定电压分散以及为微功率器件供电时效率低，常常会出现困难。 人们普遍认为齐纳二极管不适合在小于 0,5 ... 1 mA 的电流下工作。 当您需要获得有保证的结果而不花时间检查和选择合适的齐纳二极管时，情况确实如此。 然而，它们中的大多数可以在较低电流下工作，为不超过几十微安的负载电流提供可接受的参数。 为了验证这一点，只需绘制齐纳二极管参数的相关性就足够了，而不是像大多数参考书中那样以线性标度绘制，而是以对数标度绘制。 上图。 图 1 - 3 显示了所示标度上稳定电压 (UCT) 和微分电阻 (Rd) 对稳定电流 (lCT) 的依赖性。
由于齐纳二极管的参数分散性较大，因此齐纳二极管KS133A、KS147A、KS156A、KS168A的稳定电压对电流的依赖性是平均特性（图1）。 对于 D814 系列齐纳二极管，在电流小于 200...300 μA 时具有特别强的散射，图表为阴影区域（图 2），基于几个（最多 XNUMX 个）特性的概括而构建) 每种类型的齐纳二极管。 由于测试的齐纳二极管数量较少，我们无法得出更高准确度的结论，但一些总体趋势仍然可见。 测试表明，对于齐纳二极管 D808 - D811、D813、D814 和 D818 系列，随着电流的减小，稳定电压最初会略有下降，但在电流小于 200 ... 300 μA 时，在某些情况下会变成出乎意料的低。 对于低压齐纳二极管KS133A、KS147A、KS156A，随着电流的减小，稳定电压单调减小，不会急剧下降。 KS133A 和 KS147A 齐纳二极管的图表（图 3）几乎是一条直线，显示了微分电阻与电流的反比关系。 电流减少 1000 倍，例如从 32 mA 减少到 32 μA，也会导致 Rd 增加 1000 倍，即从 10 Ω 增加到 10 kΩ。 稳定电压为 5,6...7 V、电流大于 3 mA 的齐纳二极管具有较低的微分电阻。 当电流减小到一定程度时，此类稳压二极管的Rd急剧增大，并进一步减小，与低压稳压二极管的Rd相差不大。 齐纳二极管D814A - D814D在高电流下也具有低微分电阻，但在电流小于200 ... 300 μA时，一些齐纳二极管示例的Rd可能比低压二极管的Rd大得多。 对多个齐纳二极管（KS510A、KS512A、KS515A、KS518A）进行的实验表明，它们中的大多数在高达 3...5 μA 的整个电流变化范围内具有良好的稳定特性，但它们设计用于稳定更多电压低于 10 V。其特点是电流低于 300 μA 时噪声水平增加。 不应低估诸如电压温度系数之类的 ION 参数，因为当环境温度变化时，它会导致本地振荡器频率发生偏移或测量装置误差增大等令人不快的现象。 UCT = 5...6,8 V 的齐纳二极管（KS156A、KS168A 等）的 TKN 随着电流降低至 100 μA 及以下，向负值转变，并可增加至 -2,5 mV/°С [2 ] 。 D818、KS191系列等热补偿齐纳二极管当电流低于 1 mA 时，由于负 TKN 增加，它们会失去精度特性。 在 D814 系列齐纳二极管中，存在不适合在低电流模式（小于 0,3 ... 0,4 mA）下工作的情况，因为温度下降时稳定电压会急剧下降。 对于大多数其他类型的齐纳二极管，随着电流的减小，TKV 不会发生如此明显的变化，但总体趋势是 TKN 向负值转变。 通过分析齐纳二极管在低电流下的特性，我们可以得出以下结论。 几乎所有类型的齐纳二极管在低电流模式下都相当适用，但前提是经过初步测试。 在这种情况下，您应该选择随着电源电流的减小，稳定电压变化较小的情况。 UCT < 7 V 的齐纳二极管（KS133A、KS139A、KS147A、KS156A、KS168A）可用于电源电流降低至数十微安的 ION。 齐纳二极管 KS133A、KS139A 和 KS147A 的稳定系数几乎与电流无关，但值较低 (6...10)，稳定电压随着电流的减小而单调减小，在 50 μA 时可为 1,5。 ..比 2...5 mA 时小 10 倍。 这种情况使得可以通过改变电流来将稳定电压调节在一定限度内，但希望稳定电流以增加CCT [3]。 KS156A和KS168A齐纳二极管的稳定系数随着电流的减小而减小到8 ... 15，这可能也需要使用电流稳定。 电流降低至50μA时的稳定电压降低1,2…1,5倍。 UCT = 7,5 ... 14 V 的齐纳二极管（D808、D814 和 D818 系列等）适用于 ION，电流高达 0,4 ... 0,5 mA，参数略有恶化； 当电流值小于 0,4 mA 时，特性可能会恶化，但当电流降至 80 ... 100 μA 时，超过一半的测试此类齐纳二极管具有可接受的参数。 齐纳二极管的一个很好的替代方案，特别是在低电流模式下，是可见辐射的 LED [4]（直接连接时 UCT=1,5...2 V）和低功率硅晶体管的基极-发射极结 [5-7] （重新打开时 UCT=4...10 V）。 它们提供更大的 CCT，即使稳定电流小于 20 μA 也能工作，并且 LED 在低电流模式下的稳定电压是相当可预测的。 在ION中，不仅可以使用二极管和晶体管的p-n结，还可以使用场效应晶体管作为电流稳定器（图4，a）。 参考电压从源电路中的电阻器移除[8]。 在电流为 10 µA 时，该电压等于 FET 的截止电压 (UOTC)。 通过改变源电路中电阻的阻值来选择流过场效应晶体管的电流值。 场效应晶体管的主要缺点是同一类型器件的截止电压差异很大，即使在同一批次（封装）内也是如此，这在大多数情况下使得在不首先测量该参数并选择合适的器件的情况下无法使用它们。合适的晶体管。
为了测量UOTC，需要将微安表连接到晶体管的漏极，并将电压表与电阻器并联（图4，b）。 使用可变电阻器将漏极电流设置为 10 µA，并使用某种高阻电压表测量电阻器两端（或栅极和源极之间）的压降。 该电压可以被视为截止电压。 如果将晶体管插入一些合适的小型连接器中，并将其他设备的电线焊接到该连接器上，那么选择晶体管会更方便。 上图。 图5示出了几个场效应晶体管的源极电压对漏极电流的依赖性。 从图中可以看出，当电流从1变化到150…200μA时，大多数晶体管的源极电压变化不超过截止电压的20…25%。 这种情况对于进行近似计算很有用。 电流小于 1...2 mA 时的稳定系数在 20...40 范围内，随着电流的减小而略有增加。 TKN 在低电流时具有最大正值，并随着其增加而减小，在电流大于 0,1-3,0 mA 时变为负值 [9]。
研究表明，最适合用作微电流ION的是KP103、KP302和KP303系列的具有p-n结的晶体管。 对于其中大多数，低电流模式下的 TKN 不超过 +2,5 mV/°C 或 0,25%/°C。 也不排除使用具有绝缘栅的晶体管（仅研究了KP305和KP313系列的晶体管），但它们的TKN分布更大。 由于场效应晶体管上的电流稳定器是两端的，因此串联一个附加电阻器（图 6，a）可以提高示例电压。 通过用电位器代替源极电路中的电阻并调整栅极反馈电压，您可以在较宽的范围内提高 UOTC 晶体管源极的电压，但最好将自己限制在 2 ... 这可以让您提高 TKN。 根据这种简单电路的ION的缺点是相对较高的输出阻抗和增加的正TKN。 为了改善这些参数，同时将 Kst 增加到 50 ... 80，将电流稳定器与具有负 TKN 的齐纳二极管（KS133A、KS139A、KS147A、KS156A、KS168A）结合使用（图 6,b） ）允许。 最小电源电压应比参考电压高UOTC值并留有余量，因此，如果输入电压不高于稳定电压很多，最好选择UOTC较小的场效应管。 利用栅极电路中的可变电阻，通过在一定范围内改变稳定电流，可以调整 ION 的示范电压。
用于“保存”电源电压的 LED 和齐纳二极管 KS119A、KS133A、KS139A、KS147A 与场效应晶体管源电路中的可变电阻器并联（图 6，c）。 电阻器的阻值可以从几百kOhms到几MOhms。 场效应管的截止电压应略小于ION的参考电压，因此可以采用比较常见的U0TC>1V的场效应管，通过改变稳定电流可以在小范围内调节参考电压。 与电阻器并联的齐纳二极管可以稳定晶体管源极的电压，并恶化栅极的反馈。 因此，这种连接仅对稳定系数不显着的低压齐纳二极管有效。 基于电流稳定器的 ION 的参数可以使用额外的双极晶体管来改进（图 7a）。 与仅使用双极晶体管 [10 - 12] 的齐纳二极管类似物不同，该器件包含较少的部件，在低电流模式下工作良好，并且具有较低的 TKN。 最好使用KT3102、KT3107、KT342等系列具有高电流传输系数的低功耗硅双极晶体管，因为此类齐纳二极管模拟物的工作电流范围与电流传输系数成正比（晶体管VT21的h2E)。 双极晶体管基极-发射极结的负TKN部分补偿了场效应晶体管的正TKN，因此总TKN在较低位置的范围为-0,02...+0,04%/°C可变电阻滑块的（在使用具有 p-n 转换的场效应晶体管的情况下）。
在图中。 图7b示出了可变电阻滑块的不同位置处的齐纳二极管模拟物的电流-电压特性。 如您所见，器件的工作电流范围是有限的。 最小稳定电流由源电路中电阻器的阻值决定（该电流必须足以产生等于参考电压的压降），所选电阻器 R2 阻值的最大电流由电流决定晶体管VT2的传输系数（最大基极电流以及集电极电流受到电阻的限制，因此，随着稳定电流的增加，参考电压也开始增加）。 当参考电压增加 2 倍（通过源电路中的电位计）时，最小和最大稳定电流也增加大约 2 倍。 在这种情况下，TKN 可增加至 +0,08%/°C。 齐纳二极管模拟的简化计算按以下顺序进行：确定最小稳定电流，选择具有一定截止电压的场效应晶体管，计算源电路中电阻器的电阻，确定最大稳定电流稳定电流。 您可以使用以下比率进行计算： Ist min >51H; Uobr min=U0TC + UBE 或 U0TC=U0br min-0,6 V； Ri=2U0TC/lCT min（如果Uobr不受监管）； Ri2 (Uobr max-0,6B) / lst min（如果 Uobr 可调）； Iст max=lK max/2=(lБ-h21э)/2=(U0TC/Rи)h21э/2=U0TC·h21э/2Rи. 其中 Ist min 是最小稳定电流； IH——最大负载电流； Ist max——最大稳定电流； lK max——晶体管VT2的最大集电极电流； IB——晶体管VT2的基极电流； Ri 是源电路中一个或多个电阻器的阻值； Uobp min——最小参考电压； UOTC——晶体管VT1的截止电压； UBe——晶体管VT2基极-发射极结处的电压降； h21e——晶体管VT2的静态电流传输系数； 2 - 经验系数，考虑了极限稳定电流附近参数的恶化。 您可以通过添加另一个晶体管来扩展齐纳二极管模拟的工作电流范围（图 8）。 这个晶体管如果需要稳定大电流，可以功率大一些，安装在散热器上或者直接安装在金属外壳上（如果晶体管VT2和VT3结构相同的话）。
齐纳二极管模拟（图 8）的参数优于大多数齐纳二极管，特别是在稳定低电流时。 优点是能够在较宽的范围内调节参考电压。 当计算齐纳二极管的三晶体管模拟时，将复合晶体管的参数代替晶体管VT2的参数代入公式中。 电阻R4用于消除反向集电极电流的影响，其阻值可以为几十到几百kOhm，具体取决于稳定电流变化的时间间隔。 该电路的缺点是 TKN 的可预测性较差，在参考电压调节期间也会发生变化。 随着电压增加，TKN 向正值移动。 例如，在互补晶体管上组装齐纳二极管的模拟（考虑到不同的结构）：晶体管 VT1 - KP103E（UOTC × 1 V）、晶体管 VT2 - 系列 KT3102（h21e × 320）、晶体管 VT3 - 系列KT3107（h21e→190），R2=R3=1MΩ，在40μA至3mA电流下稳定系数至少为5。 示例性电压被调节在1,5...2,5V内。在这种情况下，电压的温度系数从-0,06%/℃变化到+0,07%/℃。 具有晶体管 VT1 KP302B (UOTC = 3,4 V) 的齐纳二极管的相同类似物在 100 μA 至 10 mA 的电流下具有至少 10 的稳定系数。 参考电压调节在 3,9...7 V 范围内。TKN 变化范围为 -0,01%/°C 至 +0,02%/°C。 经济稳定器的电路设计 经济型稳定器的开发基础是带有短路保护的简单稳定器（图9），二十多年来一直受到无线电爱好者的欢迎[13]。
其工作原理是基于将输出电压与齐纳二极管VD1上的电压进行比较。 参考电平提供给晶体管VT2的基极，输出电压提供给发射极。 失配信号经晶体管VT2放大后送至基极VT1。 元件R1、R2、VD1、VT2组成电流稳定器，因此稳定器的最大输出电流受到限制。 随着负载电阻减小，稳定器的输出电流增大至限制水平（Ilim），然后输出电压减小。 当输出电压下降至 UVD1 - UVD2 或 UVD1 - 0,6 V 值时，打开的二极管 VD2 并联齐纳二极管 VD1。 如果发生短路，基于晶体管VT2的信号电平将等于直接连接的二极管VD2的pn结上的压降。 这减少了晶体管VT2的集电极电流，因此，短路期间(lK3)稳定器的输出电流将小于限制电流。 稳压器的输出电压由比值决定 Uvyx = UVD1 - UBE VT2 + UVD3， 其中UVD1是齐纳二极管的稳定电压； UBE VT2——晶体管VT2基极-发射极结处的电压降； Uvd3 - 直接连接的 VD3 二极管两端的电压降。 由于UBE VT2→UVD3→0,6V，我们可以假设稳压器的输出电压等于齐纳二极管VD1的稳定电压。 稳定器稳定系数（Kst） Kst \uXNUMXd (ΔUin / ΔUout) (Uout / Uin), 其中 ΔUin 和 ΔUout 分别是稳定器输入和输出处的电压增量； 几乎等于Kst齐纳二极管VD1。 稳定器的电压温度系数 (TKV) 约等于 VD1 齐纳二极管的 TKN，因为硅晶体管和二极管的 TKN p-n 结相同，且值约为 -2mV/° С，并且从从输出电压表达式可以看出，它们是相减的。 稳压器输出阻抗 Rout = ΔUout / ΔIN 式中ΔIN——负载电流增量； 主要取决于晶体管VT1的增益和所选的输出电流限制值(lorp)。 稳定器限制电流通过选择电阻器R2来设置，其阻值决定了比率 R2 = (UVD1-UBE VT2) / IE VT2, 其中UBEVT2 = 0,6V； IE VT2——晶体管VT2的发射极电流，约等于晶体管VT1的基极电流(IB VT1)。 晶体管VT1的基极电流与稳定器的输出电流的关系为IBVT1→Ivyx/h21E VT1。 所以你可以写 R2 \u1d (UVD0,6-21 V) h1E VTXNUMX / lorp. 为了确保最小电压降，电流 Iorp 选择不小于 (2 ... 3) In。 表中给出了使用不同齐纳二极管进行测试的稳定器的主要特性。 1.
对于所有选项：晶体管 VT1 - KT3107 系列 (h21E = 230)； 晶体管VT2-KT3102系列（h21E=200）； 二极管VD2、VD3-KD103A； Uin = 8Uout 时，稳定器的电流消耗（空载）为 10...2 mA； In = 2,0 mA 时，Rout = 20 Ohm； Iorp = 60...70 毫安； Ikz = 20 毫安； Kst 在 Uin = 2Uout 时确定。 最小电压降 ΔUmin = Uout - Uout 确定如下（图 10）：稳定器的 Uout 在 Uin = 2Uout 和额定负载电流（本例中为 20 mA）下测量，然后将 Uin 减少到 Uout 并得到新的值。测量 Uout 值。这些电压之间的差值是专为电池运行而设计的经济型稳定器的最重要参数。 用更严格的方法来说，这个参数不能称为最小压降； 这个定义是相当任意的。 稳定器上的最小电压降取决于输出电压的允许降低量，这可能会根据负载的性质而变化，但所提出的测量 ΔUmin 的方法更加方便和通用，因为它允许您比较不同的稳定器，而不考虑特定负载的要求。
应该注意的是，该参数高度依赖于负载电流、输出电流限制水平和齐纳二极管的质量。 当使用低电流区域压降较大的齐纳二极管（KS133A、KS139A、KS147A、KS156A）时，即使负载电流小于20mA，也无法获得小于0,6V的ΔUmin。 从表。 图1显示该稳定器的特性相当平庸，特别是在稳定低电压时，并且几乎完全取决于以简单参数稳定器（R1VD1）形式制成的参考电压源（ION）的参数。 参考电压选得太高，它等于稳压器的输出电压，因此，当Uin减小到Uout时，通过齐纳二极管的电流急剧下降，从而导致齐纳二极管上的电压减小，相应地，在输出处。 采用常规方法选择的稳压二极管的电流相对于VT2三极管的基极电流和负载电流来说都过大，因此稳压器的效率相当低。 要改善稳压器的特性，首先需要通过降低参考电压和电流消耗来改善ION的参数，此外，为了改善Kst，还需要稳定齐纳二极管的供电电流。 您可以通过增加 VD1 二极管两端的压降来降低齐纳二极管 VD3 的示例电压：您必须使用 LED，而不是硅二极管，例如直通压降约为 102 V 的 AL1,7 系列。这里稳定器的Uout比示例性的Uout大大约1,1V。低压齐纳二极管或稳定器的使用是不期望的，因为这使稳定器的参数恶化。 为了稳定流经齐纳二极管VD1的电流，可以使用场效应晶体管代替电阻器R1（见图6，b）。 由于在 Uin = Uout 时，稳流器两端的压降为 1,1 V，因此为了获得较小的 ΔUmin 值，场效应晶体管必须具有 Uots < 0.V5 V。这一要求使晶体管的选择变得复杂，因为大多数合适类型的场效应晶体管的 Uots > 1 V（在网络电源中，这个问题实际上不存在）。 如果将任何小功率硅二极管与AL102系列LED串联，则在参数稍有恶化的情况下，可以使用Uots高达1,2V的场效应晶体管，输出电压的公式如下： : Uout = UVD1 + 1,7V。 为了可靠地启动稳定器，在减小齐纳二极管VD1的供电电流的情况下，需要与二极管VD2串联另一个二极管。 这是因为，在电流小于1mA时，二极管VD2两端的压降（导通瞬间或消除短路后）可能小于晶体管VT2的基极-发射极电压，从而有必要打开它并启动稳定器（特别是在低温下）。 如果短路电流过高，则可以将其中一个二极管替换为锗二极管（D9、DZ10 系列等）。 基于场效应晶体管 KP303B (Uots = 0.B4 V) 的电流稳定器的改进版本使用不同类型的齐纳二极管在两个电流值 lVD1 下进行了测试。 获得了以下结果： Kst = 50...100； ΔUmin 在 IН = 0,14 mA 时不大于 20 V，在 lН = 0,20 mA 时不大于 30 V； 路由 = 2,0 欧姆； Ipotr（空载）不大于0,7mA； Uin = 2Uout 时的 Ikz 不超过 50 mA（二极管 VD2 和 VD3 - KD103A 和 Ilimit = 65...100mA）。 表中列出了通过齐纳二极管的不同电流值和电阻器的阻值（R1是场效应晶体管源电路中的电阻器）的输出电压。 2.
对于低压齐纳二极管 KS119A、KS133A、KS139A、KS147A 以及 LED，应使用电流稳定器（见图 6，c）。 这里可以使用Uots>1V的更常见的场效应晶体管（Uots应略小于最小电流下齐纳二极管VD1的稳定电压）。 使用上述齐纳二极管的稳定器的参数与前一个大致相同，但 TKN 向正值偏移 2...3 mV/°C。 由于 Kst 和 ΔUmin 的恶化，使用齐纳二极管来获得更高的电压是不切实际的。 作为折衷方案，可以使用组合选项（图 11）。 为了改善反馈，晶体管 VT1 的源极电路中包含一个具有该阻值的电阻器 R1，在齐纳二极管 VD1 选定的电流下，电阻器两端会产生 0,5 V 的压降。晶体管 VT1 选自条件Uots < UstVD1 +0,3 V。该电路的缺点是，由于稳定电流变化时，其两端的压降必须在1以内，因此电阻R0,3的恒定阻值极大地缩小了调节输出电压的间隔。 ..0,9V。
表中给出了针对 60 mA 负载电流下 90 ... 20 mA 限制电流设计的各种稳定器版本的参数。 3. 电流消耗（空载）- 不超过 0,7 mA。 Uin = 2Uout 时的短路电流 - 不超过 50 mA。 电阻器R1的阻值分别为24、12和3,3kOhm，对于齐纳二极管VD1的供电电流分别等于20、40和150μA。 使用两个（见图 7）和三个（见图 B）晶体管上的齐纳二极管模拟组装的稳定器可提供更长的输出电压调节间隔。 这些稳定器的最小输出电压为 Uots + 1,6 V。最大值 (2...3)Uots + 1,6 V 受到 TKN 恶化的限制。
齐纳二极管模拟的稳定电流 (Ist) 取决于电阻器 R1 的电阻（参见图 7 B）和输入电压。 使用各种类型的场效应晶体管在不同的输出电压值下对稳定器进行 20 mA 的负载电流测试，并在源电路中使用电阻为 1,0 MΩ 的可变电阻器进行设置。 获得以下结果（在 Uin = 2Uout、R1 = 120 kOhm、Ist = 35...70 µA 时）： Icon（无负载）不超过 0,6 mA； 路由 = 2,0 欧姆； Ilimit = 60...90 mA。 到目前为止，已经考虑了稳定器选项（见图 9），仅涉及 R1VD1 ION 的改进，但应该注意的是，即使使用“理想”齐纳二极管也不允许 Kst 超过 200。 .. 300无需改进第二个ION - R2VD3。 最简单的改进方法是在 VT3 晶体管上使用额外的放大级（图 12），这样您只需添加两个部件（电阻器和晶体管）即可获得 200 ... 500 范围内的 Kst。 电阻器 R3 的阻值由以下比率确定：R3 × 0,6 / lVD4，其中 lVD4 是稳压二极管 VD4 的选定电流，该电流必须至少为晶体管 VT5 最大基极电流的 10 ... 3 倍（IB VT3）。 最大基极电流确定为：IB VT3→Ik vtz/h21E→UVD1/R2 h21E，其中IKVT3为晶体管VT3的最大集电极电流； UVD1 - 齐纳二极管 VD1 上的电压。
在 R1VD1 参考电压源中，可以使用 UCT 为 1,5 V 至大约 Uout - 0,7 V 的任何齐纳二极管和稳压器（如果 Ust - Uout / 2 则更好）。 在低功率低压稳定器中，使用可见光发光二极管（VD1）时可以获得最高的稳定系数。 稳压器的电压温度系数主要由晶体管VT3和稳压二极管VD4的TKN的代数和（考虑符号）决定。 晶体管基极-发射极转换的TKN具有负值（约-2,0mV/°C），因此，当使用正TKN的齐纳二极管（D814、KS510A系列等）时，稳定器的TKN小于齐纳二极管。 使用具有负 TKN 的较低电压齐纳二极管来构建低功耗经济型稳定器是不可取的，因为稳定器的负总 TKN 增加，在某些情况下达到 -6,0 mV/°C。 应该记住，大多数在电流超过 0 mA 时 TKN 接近 3,0 的齐纳二极管（KS156A、KS162A、KS170A、D818 系列等）和小于 0,1 mA 时，负 TKN 会增加。 在具有开路反馈的两个晶体管上使用齐纳二极管的模拟（在这种情况下，它通过稳定器的所有级联闭合）使得可以改善稳定器的几乎所有参数，即使在使用齐纳二极管的情况下也是如此VD1 具有低 Kst（图 13）。 稳定器的输出电压可通过电阻器 R3 在 Uotc vt4 + 0,6 至 2...3 Uotc vt4 范围内调节。 可变电阻R13发动机不同位置处的稳定器的主要参数（图3）（输出电压的不同值），其中VT4晶体管-KP302A（Uotc±1,96 V）和使用的 AL102A LED (VD1)，如表中所示。 6. 在更强大的稳定器版本（负载电流3107 mA）中，使用KT1V晶体管（h200E = 837）代替KT21（VT120）系列晶体管。 齐纳二极管电流 VD1 (IVD1) 在 UBX = 2Uout 时测量。
使用齐纳二极管的晶体管模拟代替 VD3 二极管（见图 9）并不排除同时应用上述建议来改进 R1VD1 ION。 如果使用电流稳定器为 ION 供电，即使使用 KS1000ZZA 齐纳二极管，也可以获得约 1 的 Kst。 在这种情况下，不需要调节稳定电流和改变稳压二极管VD1上的电压，因为这对稳定器的输出电压影响很小。 为了防止此类稳定器中的自激，通常在稳定器的输出端包含容量为几十微法的氧化物和约 0,1 μF 的陶瓷电容器就足够了。 如果这还不够，可在晶体管VT3的基极和集电极之间连接一个容量为几百皮法到几十纳法的电容器（图13）（所需的最小电容取决于稳定器的功率）。 如果 TKN 没有显着改进，电池供电稳压器中的 ST 几乎不值得，因为与环境温度变化相关的输出电压波动将比与电源电压变化相关的输出电压波动大得多。 在网络电源中，如果需要获得最小的稳定电压纹波，则允许使用具有较大 KST 的电路。 您可以通过使用带有三个晶体管的齐纳二极管模拟将稳定系数增加到 1500...3000（图 14）。
表中给出了这种稳定器的一些参数，在 20 mA 的负载电流和 70 ... 90 mA 的限制电流下进行了测试。 7.
电流消耗 - 不超过 0,6 mA，Rout。 - 约 0,1 Ohm，ΔUmin - 不超过 0,14 V。 稳定器的 TCR（图 14）几乎完全取决于齐纳二极管模拟的 TCR，可以达到 -1,5 mV/°C。 使用截止电压较低的场效应晶体管将略微提高 TKN。 当参考电压相对于 UOTC 增加时（通过源电路中的电位计），齐纳二极管模拟的 TKN 向正值移动。 通过增加电阻器R5和R4的总电阻来减少流过场效应晶体管VT5的电流可以获得相同的结果。 齐纳二极管VD6的电流稳定（见图6，b或1，c）使您可以获得大于5000的稳定系数。 在缺乏具有高电流传输系数的晶体管的情况下，特别是在强大的稳定器中，使用复合调节晶体管。 上图。 图15显示了一种这样的选项。 具有复合调节晶体管的稳定器有一个特点。 在没有负载电流的情况下，其消耗的电流可以忽略不计； 在接近最大负载电流时，它与之前修改的稳定器的电流消耗几乎没有区别。
例如，带有调节晶体管KT837V（h21E×120）的强大稳定器的变体：Kst×300…500，Rout。 = 0,1 欧姆， 输出。 = 6,4V，Ilim = 1,9A； 空闲时输入电压为 12 V 时，其消耗的电流不超过 300 μA。 负载电流为 1,0 A 时，电流消耗增加至 30 mA。 限制电流为 80 mA（Kst = 500 ... 700，Rout = 1 Ohm）的低功耗稳定器变体，空闲时功耗不超过 60 μA。 负载电流为 25 mA 时，电流消耗增加至 400 μA。 在表中。 图6显示了两种稳定器变体的一些其他参数。
这并不限于所有以稳定器升级为基础（见图9）以提高效率和改善其他参数的方案。 特别地，在某些情况下，为了减小ΔUmin，在基极电路中使用多个具有电流均衡电阻的晶体管并联而不是一个调节晶体管是有用的。 使用微电流离子，其他类型的稳定器也可以成功升级。 由于齐纳二极管和场效应晶体管的参数范围广泛，本文中给出的稳定器特性表并不是最佳计算的示例，也不能保证重复时结果完全一致。 这些表格可用于分析稳定剂开发的总体趋势，并可作为选择稳定剂的基础。 各种稳定器选项设计用于 20 mA 的负载电流，以便于比较主要参数。 出于同样的原因，大多数参数都是在 UBX = 2U 输出下测量的。 如有必要，稳定器可以转换为不同的负载电流。 例如，在表中。 图 6 和图 8 显示了构建负载电流为 2,5、200 mA 和 0,5 A 的稳定器的参数。由于本文中给出的电路图非常通用，因此它们以及表格中可能缺少任何元件的具体信息。 在这种情况下，它们是根据文章中包含的一般规则和建议独立选择或计算的。
为了改善稳定器在高温下或使用具有高反向集电极电流的晶体管时的操作，我们建议在调节晶体管的发射极和基极之间连接一个电阻，其电阻为几个单位到几十千欧，具体取决于稳定器的功率。 尽管该文章描述了声称经济的稳定器，但没有给出具体的效率值，因为该参数取决于输入和输出电压的具体比率，并且在很宽的范围内变化，随着电压的增加而增加。电池端子减少。 文学
作者：V.Andreev，陶里亚蒂
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