Расчет схемы стабилизатора

Расчет РЭ по постоянному току:

Расчетная схема НКСН:

Расчет РЭ можно произвести по методике [11].

Выбор типа силового транзистора и промежуточного усилителя целесообразно провести с учетом максимально допустимого входного тока УПТ, который лежит в пределах 2...5 мА. Принимая I_УПТ=3 мА, определяем суммарный коэффициент передачи тока транзисторов VT1 и VT2:

;

где I_УПР – ток, потребляемый схемой управления.

Полагая, что коэффициент передачи тока усилителя на транзисторе VT1 равен 10, определяем коэффициент передачи тока VT2:

Кi2 = К _{i ∑} /K_i1 = 1000/10=100;

Минимальное и максимальное напряжение на входе НКСН соответственно:

U_{Bx min}=U_Вых+К_РЭU_{КЭ гр}+U_Вх~=14.2 B.

U_{Bx max}= U_{Bx min} (a_п+1)/(1-b_п)=17.4 B.

где К_РЭ=13...1.6 – коэфициент запаса по напряжению;

U_вых берется средним из промежутка между 6 и 14 В, т. е. 10 В;

U_{КЭ гр}- напряжение коллектор эмиттер VT2 на границе насыщения;

U_Вх~ - амплитуда переменной составляющей на входе НКСН.

Предельно допустимые значения параметров VT2 выбираются из условий [11]:

U_{кэ2 мах доп} ≥(1.25...1.4) *U_{Bx max}=22.62 В.

I_{к 2мах доп} ≥ (1.25...1.4)*(I_H+I_УПР)=3.93 В.

P_{к 2мах доп} ≥ (1.25...1.4)* U_{Bx max}*(I_H+I_УПР)*(a_п+b_п)/(1-b_п)=15.2 Вт.

где P_{K max} – максимально допустимая мощность, рассеиваемая транзистором VT2;

a_п , b_п - отклонения входного напряжения.

В качестве мощного транзистора выбираем транзистор 2Т809А [15], для которого:

U_{кэ2 мах доп} = 400 В,

I_{к2мах доп} = 5 А,

P_{к2 мах доп} = 40 Вт.

Максимальная рассеиваемая транзистором VT2 мощность для данного температурного режима работы транзистора:

Р_{к max} = (Т_п - Т_{к max}) / R_т,

Т_п = 423 К,

Т_{к max} = 323 К (по ТЗ),

R_т = 1.2 – тепловое сопротивление переход-корпус [15].

Р_{к max} = (423-323)/1.2 = 83.3 Вт, это больше, чем рассеиваемая мощность, следовательно транзистор в радиаторе не нуждается [15].

Резистор R_см должен обеспечить протекание требуемого базового тока VT2 во всех режимах работы стабилизатора:

=90 Ом [11].

Стандартное значение R_{см =} 100 Oм.

Мощность резистора R_см:

=0.7569 Вт [11].

Максимальный коллекторный ток транзистора VT1:

=0.125 A [11].

R₁ - мало, напряжение на нем незначительно,

U_кэ1 – падение напряжения коллектор – эмиттер, справ. данные [15]).

В качестве VT1 выбираем КТ803А[15], его параметры:

U_{кэ мах доп} = 60 В,

I_{к мах доп} = 10 А,

P_{к мах доп} = 60 Вт (при наличии теплоотвода, расчет которого представлен ниже) [15]

Параметры транзистора (VT2):

rэ20.026/Iэ2  0.026/10 = 0.0026 Ом;

а₂= h21э/ (1+h21э)=0.99;

rк2=(70...100)*а/(1-а²)*Uкэ/ I_к = 100*0.99*5/(1-0.99²)*5.4 = 4606.365 Ом;

rб2= (а₂/(1+а₂²))*(25..30)*10 / I_к = 29.6 Ом.

=20 Ом [11].

Резисторы делителя (R₃, R_п и R₄) выбираем, задавшись током делителя:

I _{вх упт} << I_дел = 1 мA

причем U_cт/U_вых = R_II/(R_I+R_II), а R_I+R_II = U_{вых min} / I_дел = 10/0.001 = 10000 Ом.

R₃=500 Ом (выбираем С5-14ВII-9105%,

ТКС = 35*10^-6 1/С)

Rп =6800 Ом (выбираем ПП3-41-10к)

R₄=2700 Ом (МЛТ)

Резистор Rп позволяет плавно регулировать выходное напряжение

в пределах от 6 В до 14 В.

При значении резистора Rп = 167 Ом обеспечивается выходное напряжение 6 В, при Rп = 3300 Ом выходное напряжение составит 14 В.

Значение резистора R2 параметрического стабилизатора:

= 440 Ом, где I_ст =0.01 А. - ток стабилизатора [11];

Соответственно:

P_R2=R₂*I²_cт =440*(0.01)² =0.044 Вт.