U_out = U_z - U_be

Данная схема представляет из себя простейший последовательный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет цепей обратной связи, обеспечивающих компенсацию изменений выходного напряжения.

Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину U_be, которая практически не зависит от величины тока, протекающего через р-n переход, и для приборов на основе кремния приблизительно составляет 0.6В (~0.2В у германиевых транзисторов). Зависимость U_be от величины тока и температуры несколько ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, однако, общая эффективность схемы значительно выше.

Эмиттерный повторитель (усилитель тока) позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению со стабилизатором на одном стабилитроне, в β раз (где β - коэффициент усиления по току данного экземпляра транзистора в схеме с ОЭ). Если этого недостаточно, применяется составной транзистор.

Расчёт компонентов

Рассчитывают максимальную рассеиваемую транзистором мощность:
Р_mах = 1.3 (U_in — U_out) I_нагр

Исходя из рассчитанного значения выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше расчётного значения Р_mах, предельно допустимое напряжение эмиттер-коллектор — больше U_in, а максимально допустимый ток коллектора — больше I_нагр.

Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:
I_{б. max} = I_нагр / h_{21Э min}

где h_{21Э min} — минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора.

Подбирают подходящий стабилитрон. Напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы I_{б. max}

Значение тока опорного стабилитрона ограничивается сопротивлением резистора R_v, включённого в цепь источника питания. Номинал R_v рассчитывается следующим образом:
R_v = (U_in — U_ст) / (I_{б. max} + I_{ст. min})

Здесь R_v — сопротивление резистора R_v, Ом;
U_ст — напряжение стабилизации стабилитрона, В;
I_{б. max} — вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА;
I_{ст. min} — минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3…5 мА).


Также полезно рассчитать мощность рассеяния резистора R_v:
P_{рассеивания} = (U_in — U_ст)2 / R_v

В приведенных расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R_v по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.

При отсутствии сопротивления нагрузки (или при токах нагрузки микроамперного диапазона), выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на 0.6В за счёт того, что U_be в области микротоков становится близким к нулю. Для преодоления этой особенности, к выходу стабилизатора целесообразно подключить балластный нагрузочный резистор, обеспечивающий ток нагрузки в несколько мА.