Розрахунок компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу
Дано: Uвих ± 10% ; Ін ± 10%; δн ; Тос.minн; Тoc.max.
Рис.1. Схема електрична принципова компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу
Компенсаційний стабілізатор напруги на транзисторах складається з регулюючого транзистора VT3, джерела опорної напруги на кремнієвому стабілітроні VD1, підсилюючого транзистора VT2, який виконує також функцію порівняння і вихідного подільника напруги на резисторах R6, R7, R8. Резистор R2 забезпечує необхідне значення струму, який протікає через стабілітрон VD1. Частина вихідної напруги знімається з резистора R6 і подається на базу транзистора VT2 і порівнюється з опорною напругою, яка визначається напругою стабілізації стабілітрона VD1. При збільшенні напруги на виході стабілізатора, напруга на базі транзистора VT2 зростає, що приводить до збільшення струму бази і відповідно струму колектора транзистора VT2. При зростанні колекторного струму VT2 збільшується спад напруги на резисторі R1, а потенціал колектора VT2 і бази VT3 зменшується, що приводить до запирання транзистора VT3. Його опір зростає, а напруга на виході стабілізатора зменшується. Аналогічно працює схема при зменшенні вихідної напруги і автоматично підтримує, з певною похибкою, вихідну напругу на заданому рівні. Якщо стабілізатор розрахований на невеликий струм (0,1 ... 0,3 А), то регулюючий транзистор вибирається з великим коефіцієнтом підсилення за струмом (β > 100) необхідність в транзисторі VT1 відпадає і база VT3 безпосередньо з’єднується з колектором VT2. при більших струмах використання додаткового транзистора VT1 стає необхідним.
Схема захисту стабілізатора від короткого замикання на виході cкладається з транзистора VT4, резистора захисту R5 і подільника напруги R3 і R4. Спад напруги на резисторі захисту R5, який створюється струмом навантаження, прикладається до бази транзистора VT4 і є для цього транзистора від відкриваючий. Одночасно при допомозі подільника R3 і R4 на емітер транзистора VT4 подається напруга зміщення, яка підтримує транзистор VT4 в закритому стані. При досягненні струмом навантаження значення, при якому повинен спрацювати захист, спад напруги на R5 зростає і стає рівним напрузі відкривання VT4. Транзистор VT4 відкривається, напруга на його колекторі понижається, що приводить до закривання транзистора VT1 і VT3 При зменшенні струму навантаження транзистор VT4 закривається і стабілізатор працює в звичайному режимі.
Розрахунок починаємо з визначення мінімальної напруги на вході стабілізатора
EMBED Equation.2
де Uке.min мінімальна напруга між емітером і колектором регулюючого транзистора. Для кремнієвого транзистора Uке.min=(4 ... 7) В; Uвих відхилення напруги на виході стабілізатора від номінальної, Uвих = 0,1·Uном.
Номінальне і максимальне значення напруги на вході стабілізатора з врахуванням відхилення вхідної напруги н буде дорівнювати
EMBED Equation.2
EMBED Equation.2
Визначаємо максимальний спад напруги на колекторі регулюючого транзистора VT3
EMBED Equation.2
Знаходимо максимальну потужність, яка розсіюються на колекторі регулюючого транзистора
EMBED Equation.2 .
При виборі регулюючого транзистора керуємося такими вимогами
EMBED Equation.2
Вибираємо тип регулюючого транзистора з відповідними електричними параметрами: ; Uке.доп; Iк.доп; Pк.доп.
Визначаємо струм бази регулюючого транзистора
EMBED Equation.2
якщо Іб3 > 10 мА, використовуємо додатковий транзистор VT1.
Максимальна потужність, розсіювана додатковим транзистором
EMBED Equation.3 .
Вибираємо тип додаткового транзистора з відповідними електричними параметрами: ; Uке.доп; Iк.доп; Pк.доп.
Визначаємо струм бази додаткового транзистора
EMBED Equation.2
Приймаємо значення струму колектора підсилювального транзистора VT2 з умови
EMBED Equation.2
Приймаємо значення Iк2. якщо цей струм дуже малий (при наявності VT1), то вибирається Iк...
