Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне

Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне

Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне


Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне
Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне
Расчет параметрических стабилизаторов напряжения.

  1. Простейший параметрический стабилизатор напряжения.


Схема простейшего параметрического стабилизатора, построенного на полупроводниковом стабилитроне, представлена на рис.1.
Принцип действия стабилизатора основан на том, что полупроводниковый стабилитрон VD имеет на обратной ветви своей вольтамперной характеристики участок с большой крутизной (обратное напряжение UОБР или напряжение стабилизации UСТ практически не за

в
исит от тока, протекающего через стабилитрон), рис.2.


При колебаниях входного напряжения или сопротивления нагрузки изменяется ток IСТ, протекающий через стабилитрон. Однако обратное напряжение UСТ остается практически постоянным. Небольшое изменение напряжения стабилизации UСТ может быть учтено через дифференциальное сопротивление прибора , приводимое в справочниках. Для поддержания режима стабилизации необходимо, чтобы величина тока стабилизации IСТ находилось в пределах IСТ MIN … IСТ MAX, где IСТ MIN , IСТ MAX – минимальное и максимальное значения обратного тока стабилитрона, приводимое в справочниках. Обычно IСТ MIN=1...3 mА для маломощных стабилитронов, у которых максимальных обратный ток не превышает 100 mА.

Балластный резистор RБ ограничивает ток, протекающий через стабилитрон. Благодаря RБ величина обратного тока не превышает ICT MAX и тем самым предотвращается необратимый тепловой пробой опорного диода VD.



  1. Расчет параметрического стабилизатора по схеме рис.1.

Исходными данными для расчета стабилизатора напряжения, рис.1, являются:

  • Выходное напряжение (напряжение на нагрузке) UВЫХ;

  • Максимальный ток нагрузки IН MAX;

  • Минимальный ток, потребляемый нагрузкой IН MIN;

  • Требуемый коэффициент стабилизации KСТ;

  • Допустимые процентные отклонения входного напряжения от номинального значения в сторону его уменьшения и увеличения ;

  • Выходное сопротивление источника входного напряжения (выпрямителя и фильтра) по постоянному току RВЫХ.

Порядок расчета стабилизатора следующий:

  1. Выбирают стабилитрон и определяют предельно достижимое значение коэффициента стабилизации KСТ ПР

, где

UВЫХ [В] – выходное напряжение;


[%] – допустимое процентное уменьшение входного напряжения по сравнению с номинальным;

IН MAX [A] – максимальный ток, потребляемый нагрузкой;

IСТ MIN [A] – минимальный обратный ток выбранного стабилитрона;

rД [Ом] – дифференциальное сопротивление стабилитрона.


Примечание: в общем виде коэффициентом стабилизации напряжения называют частное от деления относительного изменения напряжения на входе на относительное изменение напряжения на выходе стабилизатора .
Величина KСТ ПР должна быть больше требуемого коэффициента стабилизации в 1,3…1,5 раза. Если данное условие не выполняется, следует выбрать другой стабилитрон или перейти к более сложной схеме стабилизатора.

  1. Находят необходимое входное напряжение , где KСТ – заданный (требуемый) коэффициент стабилизации.

  2. Рассчитывают сопротивление балластного резистора ,

где RВЫХ – выходное сопротивление источника входного напряжения (выпрямителя и фильтра) по постоянному току.

  1. Определяют максимальный ток стабилитрона по формуле:

,

где IН MIN – минимальный ток нагрузки;


- допустимое процентное увеличение входного напряжения.

Если нагрузка постоянна, то IН MAX=IН MIN. Значение максимального обратного тока выбранного стабилитрона должно превышать значение IСТ MAX, рассчитанное по формуле (4). Если это условие не выполняется, можно попытаться подобрать другой стабилитрон. В случае неудачи реализация параметрического стабилизатора по схеме рис.1 с заданными требованиями невозможна и следует использовать усилитель тока нагрузки.


Рассмотрим пример расчета стабилизатора.

Пусть необходим стабилизатор напряжения, поддерживающий на нагрузке напряжение примерно 10В. Минимальный ток нагрузки 5mA, максимальный – 15 mA. Требуемый коэффициент стабилизации не менее 25. Допустимое отклонение входного напряжения от номинального значения 10%. Выходное сопротивление стабилизатора равно 25 Ом.

В соответствии со справочными данными, одним из подходящих стабилитронов является Д810 со следующими параметрами: UСТ=9…10,5 В; IСТ=3…26 mA; rД=12 Ом.

Используя (1) оценим предельно возможный коэффициент стабилизации . Это более чем в 1,5 раза больше требуемого коэффициента стабилизации.

Определим необходимое входное напряжение в соответствии с (2): .

Рассчитаем сопротивление балластного резистора по формуле (3): .

Оценим максимальный ток стабилитрона в соответствии с (4):
.

Полученный максимальный ток стабилизации меньше предельно допустимого обратного тока стабилитрона (20mA<26mA). Поэтому выбранный опорный диод Д810 может быть использован для стабилизатора с вышеприведенными требованиями. Результатами расчета являются: RБ770 Ом и VD – Д810.



  1. П
    овышение нагрузочной способности параметрического стабилизатора.

При больших токах нагрузки рекомендуется использовать схему, рис.3.

Для усиления тока нагрузки используется проходной транзистор VT, включенный по схеме эмиттерного повторителя. Коллекторный ток транзистора и, соответственно, ток нагрузки в  раз больше тока базы IБ, где  - коэффициент передачи тока транзистора в схеме ОЭ. Для типовых мощных транзисторов  составляет примерно 10…50 единиц. Для увеличения  либо используют несколько транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона, либо составные транзисторы, например, КТ825, КТ827.


Расчет схемы (рис.3.а) сводится к следующему:

  1. Величина тока нагрузки уменьшается до приемлемой величины (единиц или десятков mA), соответствующей маломощному стабилитрону и определяется потребное значение усиления по току , где IH MAX – максимальный ток нагрузки (см. п.2).

  2. Выбирается один или несколько транзисторов для получения необходимого значения коэффициента передачи тока . При этом, в первую очередь, следует обратить внимание на выполнение условия , где IK MAX – максимально допустимый ток коллектора проходного транзистора.

  3. В соответствии с разделом 2 рассчитывается RБ и выбирается стабилитрон VD. При этом необходимо учитывать, что вместо IH MAX подставляется , а выходное напряжение увеличивается на величину UБЭ проходного транзистора: , где - значение выходного напряжения, принимаемое при расчетах.

  4. Для выбранного транзистора проверяются условия:

UКЭ MAX – максимальное допустимое значение напряжения между коллектором и эмиттером выбранного транзистора;

MIN – минимальное значение коэффициента передачи тока выбранного транзистора (определяется по справочнику).

Если выбранный транзистор не удовлетворяет данным условиям, выбирают новый транзистор и повторяют расчет с п.2.


Стабилизатор, рис.3б., позволяет регулировать выходное напряжение резистором RP, образующем делитель опорного напряжения. Особенность расчета схемы заключается в том, что принимается равным сумме токов базы транзистора IБ и делителя IД: , так как для нормальной работы схемы ток IД должен превышать IБ как минимум в 3…5 раз. Из этого условия и выбирается сопротивление резистора RP.

  1. Индивидуальные задания.
Вариант
Выходное напряжение, В
Ток нагрузки, mA
Коэффициент стабилизации, не менее
Допустимые отклонения входного напряжения в %
Минимальный
Максимальный


1
10
2
18
15
5
5
2
9
5
20
18
15
15
3
12
10
25
14
10
7
4
12
10
100
10
10
5
5
9
5
130
12
10
10
6
5
3
15
18
7
12
7
0…10
10
200
10
8
10
8
0…5
8
150
12
12
12
9
4
10
19
20
7
15
10
8
7
17
22
5
5
11
0…12
7
180
15
5
12
12
0…10
5
400
10
10
10
13
0…5
10
600
14
4
8
14
15
4
22
28
13
10
15
20
3,5
14,5
17
3
5
16
17
4
28
25
15
20
17
9
10
400
15
4
10
18
10
8
500
18
6
6
19
7
1,8
13
22
9
11
20
18
4
180
26
4
5
21
0…9
5
450
10
5
5
22
0…7
5
700
12
7
7
23
0…15
10
400
15
4
8
24
0…18
5
300
19
3
5
25
12,5
4,5
23
26
11
15
26
26
3
11
20
7
8
27
0…12
8
500
10
5
5
28
0…10
5
650
17
7
8
29
9,5
5
800
5
12
12
30
5
6
1200
5
15
15
31
4
5
1300
8
3
3
32
10
10
1500
5
5
5
33
12
8
840
10
5
5
34
15
4
900
15
5
5
35
18
10
1300
12
10
10
36
20
10
1500
12
10
10
37
0…12
8
1300
10
7
7
38
0…10
8
1500
10
3
3
39
0…15
5
1500
8
10
10
40
0…18
5
1500
12
10
10
Примечание: выходное сопротивление выпрямителя принять равным 20 Ом.


Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне Схема параметрического стабилизатора на стабилитроне

Похожие новости:

Поздравления с днем рождения женщине здоровья и всех благ



Схема пуска асинхронного двигателя магнитным пускателем



Как сделать душ на даче своими руками чертежи самый простой



Ленточное кружево крючком схемы с пышными столбиками крючком



Поздравления с днем рождения любимому мужчине короткие с юмором смс