4.2 Примеры задач с решениями

4.2.1 Исходные данные: Схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 – Функциональная схема импульсного стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению.

Решение: Коэффициент стабилизации компенсационного стабилизатора напряжения импульсного действия определяется из выражения:

4.2.2 Исходные данные: Схема импульсного регулятора приведена на рисунке 4.5. На этой схеме обозначено: Е1 = 8 В; Е2 = 24 В; tи / T = 0,8; T = 1мC.

Рисунок 4.5 – Функциональная схема импульсного регулятора

Определите среднее значение напряжения на нагрузке U₀ .

Решение: при подаче управляющего импульса на транзисторный ключ VT2, происходит запирание ключа VT1 и напряжение источника E₂ через открытый диод VD передается в нагрузку. На интервале паузы (T–t_и ) при открывании ключа VT1 напряжение двух источников (Е₁ + E₂ ) прикладывается к нагрузке. Построим диаграмму напряжения в нагрузке (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 – Диаграмма напряжения на нагрузке

Среднее значение напряжения на выходе импульсного регулятора равно

4.2.3 Исходные данные: Для получения стабилизированного напряжения Uн = 5 В на нагрузке Rн=1кОм параллельно ей подключен стабилитрон, вольтамперная характеристика которого приведена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7 – Простейший параметрический стабилизатор и ВАХ стабилитрона

Определите величину балластного резистора Rб и рассеиваемую на нём мощность, если напряжение источника питания U_ВХ =12В.

Решение: Из характеристики стабилитрона следует, что на линейном участке ток может изменяться в диапазоне I_СТ = 5…40 мА. В середине рабочей области ток стабилитрона I_СТ = 22,5 мА, что соответствует выходному напряжению U_Н = 5 В.

Ток нагрузки

Падение напряжения на балластном резисторе:

Тогда его величина

Мощность, выделяемая на балластном резисторе:

4.2.4 Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора напряжения по схеме рисунка 4.8 следующие: U1 = 48±1 В; U_Н = 14 В; I_Н=0,25…1,0 А; R1= 20 Ом; U_ст = 4,5 В.

Рисунок 4.8 – Схема компенсационного стабилизатора

Определите параметры регулирующего элемента для выбора типового транзистора. Решение: Транзистор (регулирующий элемент) находится под постоянным напряжением, равным . Ток стока должен быть не менее:

.

Из таблицы 4.1 выбираем полевой транзистор 2П804.

Таблица 4.1 – Параметры полевых транзисторов

Тип прибора	Тип проводимости	Uси , В	Iс макс, А	Рмакс, Вт
2П701Б	n	400	5…17	17,5
КП705Б	n	800	5,4	40
КП709А	n	600	4	35
КП709Б	n	600	4
2П802А	СИТ	500	2,5	8
2П803А	n	1000	2,6	60
2П803Б	n	800	3
2П804	n	60	4	2

4.2.5 Исходные данные: Параметры схемы, выполненной на базе интегрального стабилизатора (рисунок 4.9) следующие: U₁ = 30±1 В; U_Н = 13 В; I_Н=0,1 А; U_опор = 2,5 В.

Рисунок 4.9 – Схема стабилизатора

Определите параметры внешнего (навесного) транзистора к интегральному стабилизатору К142ЕН19 для получения тока нагрузки I _Н = 2А.

Решение: Для обеспечения тока нагрузки I_Н = 2А необходимо подключить транзистор во внешнюю цепь интегрального стабилизатора напряжения, как показано на рисунке 4.10. Каскадный транзистор находится под постоянным напряжением, равным . Максимальный ток коллектора равен току нагрузки. Находим сопротивление балластного резистора R₁:

.

Рисунок 4.10 – Схема подключения каскадного транзистора для увеличения тока нагрузки интегрального стабилизатора

4.2.6 Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора по схеме рисунка 4.11 следующие: U₁ = 10 В; U₂ = 20 В; U_Д = 5,6 В; U_ЭТ = 6 В; R₁=R₂=R₃=1 кОм.

Определите выходное напряжение в схеме стабилизатора, если U_ЭБ=0,6В.

Рисунок 4.11 – Схема компенсационного стабилизатора

Решение: Выходное напряжение стабилизатора равно:

.

4.2.7 Исходные данные: Параметры стабилизатора, выполненного по схеме, приведенной на рисунке 4.12 следующие: U_ВХ = 36 В; U₀ = 9 В; R₁ = 510 Ом; R₂ = 300 Ом; R_Н = 360 Ом; r_d1 = r_d2 = 10 Ом; r_d3 = 20 Ом.

Определите выходное сопротивление стабилизатора (по модулю).

Рисунок 4.12 – Схема двухкаскадного параметрического стабилизатора

Решение: Поскольку R₂ >> r _{d3 ,} то выходное сопротивление стабилизатора .

4.2.8 Исходные данные: Схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 4.13.

Рисунок 4.13 – Схема параметрического стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению и КПД схемы.

Решение: Коэффициент стабилизации определяется выражением:

, где . Следовательно

КПД находим так: ,

где , .

Тогда: .