У параметрического стабилизатора напряжения (рис. 4.2) есть существенный недостаток – сравнительно небольшой максимально допустимый ток нагрузки I нагр. max. который обычно равен или даже меньше максимального тока, протекающего через стабилитрон ( I ст. max ). Кроме того, у такого стабилизатора невелик и коэффициент полезного действия, поскольку через стабилитрон постоянно должен протекать ток не меньше I ст. min. и не более I ст. max.

Как же улучшить работу стабилизатора напряжения? Делают это путем добавления транзистора, (рис. 4.2.1) включенного по схеме эмиттерного повторителя ( или по схеме с общим коллектором ), по сути дела он является усилителем тока стабилитрона который увеличивает его в h 21э раз (h 21э - статический коэффициент усиления тока базы в схеме с общим эмиттером).

Рис. 4.2.1 Параметрический стабилизатор с транзистором

В этом случае максимальный выходной ток стабилизатора Iвых. max. зависит от используемого стабилитрона и h 21э транзистора и может быть найден по формуле:

Iвых. max.(mA) = h 21э * I ст. max.(mA) 

Резистор R1 и стабилитрон VD1 образует параметрический стабилизатор, поддерживающий на базе транзистора VT1, называемый в данном случае регулирующим, постоянное напряжение, равное U ст. используемого стабилитрона. Соответственно на выходе стабилизатора или на нагрузке будет напряжение практически равное U ст. Почему же практически равное U ст.? Очень просто. Часть напряжения теряется или как говорят, падает на переходе база – эмиттер транзистора. Напряжение на выходе такого стабилизатора:

U вых. = U ст. – U б-э.

Где
U ст. – напряжение стабилизации стабилитрона;
U б-э. – падение напряжения на переходе база – эмиттер. На практике оно составляет доли вольт, и зависит от применяемого транзистора.

Требуемый ток стабилизации стабилитрона устанавливают подбором сопротивления R1. Транзистор VT1, от которого зависит надежность работы стабилизатора, должен соответствовать определенным требованиям. Например, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором U кэ max должно быть больше входного напряжения стабилизатора Uвх.

Для данного стабилизатора входное напряжение Uвх. должно быть больше выходного напряжения U вых. как минимум на 5 вольт. Это необходимо для нормальной работы стабилизатора при изменении сетевого напряжения - так называемый запас энергии. Максимальный ток коллектора Iк max – больше максимального тока нагрузки, желательно на 20 - 30%.

Чтобы регулирующий транзистор не перегревался во время работы, его устанавливают на радиатор. Площадь радиатора можно приближенно подсчитать по такой формуле (для температуры окружающего воздуха около 200 С.):

S = 25 * Uкэ * Iнагр.

Где
S – площадь поверхности охлаждения радиатора, см2;
Uкэ – падение напряжения между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора при максимальном выходном токе стабилизатора, В;
Iнагр – ток нагрузки стабилизатора, А.

Если требуется большее значение тока нагрузки от стабилизатора, то в данном случае применяют схему (рис.4.2.2) с двумя транзисторами соединенными параллельно, такое соединение называют составным транзистором.

Рис. 4.2.2 Параметрический стабилизатор с составным транзистором

Из двух транзисторов VT1 маломощный, а VT2 мощный. Такое соединение транзисторов дает достаточно большой статический коэффициент усиления по току по сравнению с одним транзистором и как, было сказано выше, влияет на выходной ток стабилизатора.

Коэффициент усиления составного транзистора можно подсчитать по формуле:

h21э общ = h21э(VT1) * h21э(VT2)