Расчет стабилизатора напряжения
Произведем расчет стабилизатора напряжения, изображенного на рисунке 11. Исходными данными служат Uвых, Iн.
Выбор номиналов всех элементов необходимо производить по стандартному ряду Е24, а марку исходя из определенных параметров и технических требований.
В качестве конденсаторов выбираются электролитические конденсаторы, например К50-16, К50-22 и т.д.
1. В качестве транзистора VT1 необходимо по справочнику выбрать транзистор с коэффициентом усиления и параметрами, удовлетворяющими исходным данным: IКмах > Iн ; UКЭмах > Uвых.
2. Мощность рассеивания на транзисторе VT1 определяется по следующей формуле:
,
Вт
В качестве Uвх.ст принимаем значение большее, чем Uвых на (3…5)В.
Если значение РVT1> Ррас, то необходим радиатор охлаждения.
Площадь радиатора охлаждения транзистора VT1:
,
см2
где tкр.мах – максимальная температура кристалла; tокр – температура окружающей среды; Rтепл – тепловое сопротивление.
3. Ток базы транзистора VT1 определяется исходя из 10% запаса тока нагрузки:
,
А
4. Выбор транзистора VT2 ведется из условия: IКVT2>IБVT1 и UКЭмахVТ2>Uвх.ст. По справочным данным (IКмах, UКЭмах, , IКо, Ррас) выбираем транзистор.
5. Выбор стабилитрона VD1 ведется из условия: Uстном=(0,4…0,7)Uвых. Определяем Uст.ном; Iст min; Iст.мах по справочнику.
6. Номинальный ток стабилизации стабилитрона VD1:
,
А
7. Далее необходимо проверить выполняется или нет условие IБVT1<0,2Iст.ном Если условие не выполняется, то необходимо ввести усилительный каскад, включением транзисторов по схеме Дарлингтона, тогда
= 12+1+2
8. Задаемся током IЭ2 из условия:
,
А
8. Сопротивление резистора R2 определяется следующим образом:
,
Ом
9. Мощность рассеивания на резисторе R2:
,
Вт.
10. Потенциал базы транзистора VT2:
,
где
– напряжение
база-эмиттерного перехода VT2
– потенциал
эмиттера транзистора VT2,
тогда
,
В
11. Ток базы транзистора VT2:
,
А
12. Ток делителя R3-R4 задается исходя из условия:
13. Суммарное сопротивление делителя R3-R4:
,
Ом
14. Сопротивление резистора R4:
,
Ом
15. Сопротивление резистора R3 определяется как:
,
Ом
16. Рассеиваемая мощность на резисторах R3 и R4:
,
Вт
,
Вт
17. Сопротивление резистора R1:
,
Ом
где
- падение напряжения на резисторе R1,
– ток
протекающий через резистор R1,
,
тогда
18. Рассеиваемая мощность на резисторе R1:
,
Вт
19. Емкость конденсатора С2:
,
мкФ
20. Емкость конденсатора С3:
,
мкФ
Для уменьшения емкости С3 в 2…3 раза можно увеличить емкость С2 в 100 раз.
21 Емкость конденсатора С1:
,
мкФ
Расчет выпрямителя
В качестве выпрямительной схемы используются: однополупериодная, двухполупериодная или мостовая схемы выпрямления. Исходными данными служат Uвх.ст, Iн.
1. Средний ток протекающий через диод:
,
А
где М – количество ветвей выпрямителя,
М=2 - для мостовой и двухполупериодной схем выпрямления,
М=1 – для однополупериодной схемы
2. Обратное напряжение приложенное к каждому диоду:
,
В
где Uн.выпр. = Uвх.ст – напряжение нагрузки выпрямителя
3. Выбор диодов проводится исходя из справочных данных Imax и Uобр.max из условия, что Iпр.max > Iср и Uобр.max > Uобр.
4. Сопротивление диода постоянному току:
,
Ом