2.2. Расчет стабилизатора второго канала, выбор стабилитрона и транзистора
Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе представлена на рис. 3.
Рис. 3. Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе:
а – для положительной полярности Ud2; б – для отрицательной полярности
Исходными данными для расчета стабилизатора второго канала являются: напряжение на выходе стабилизатора Ud2, ток нагрузки Id2, коэффициент пульсаций напряжения Кп2.
Для расчета такого стабилизатора сначала по справочнику [5, 6] или из приложения (см. таблицу П1.1) выбирается тип стабилитрона с напряжением стабилизации, равным напряжению в нагрузке Uст.ном = Ud2. Для него из справочника нужно выписать значения минимального и максимального тока стабилизации Iст.мiн и Iст.мах и величину дифференциального сопротивления rст.
Если окажется, что ни один из известных стабилитронов не подходит, следует применить последовательное соединение двух стабилитронов. При этом следует выполнить условие Uст.ном1 + Uст.ном2 = Ud2, а токи Iст.мiн и Iст.мах у обоих стабилитронов должны быть близкими по величине. Для каждого из выбранных стабилитронов нужно выписать значения минимального и максимального тока стабилизации Iст.мiн1 и Iст.мах1; Iст.мiн2 и Iст.мах2 и величину дифференциального сопротивления rст1 и rст2.
Тип транзистора выбирается по справочнику [7, 8] или из таблицы П1.2, исходя из условий: Iк.мах = (1,5...3)Id2 и Uкэ.мах = (1,2...2)Ud2. Для выбранного транзистора нужно выписать значения напряжения между коллектором и эмиттером в режиме насыщения Uкэ.нас и коэффициент передачи тока базы h21Э).
Затем определяют входное напряжение стабилизатора
.
Определяют сопротивление в цепи базы транзистора
.
Полученное значение RБ округляют до ближайшего стандартного значения из ряда Е24 (см. таблицу П2.1).
Определяют входной ток стабилизатора
.
Стабилизатор с включением нагрузки в цепь эмиттера транзистора обладает свойством сглаживать пульсации напряжения в нагрузке. Коэффициент сглаживания Ксгл2 зависит от величины сопротивления в цепи базы транзистора RБ и дифференциального сопротивления стабилитрона rст и определяется по формуле:
.
Если в стабилизаторе
применяется последовательное соединение
стабилитронов, то
.
Затем рассчитывается коэффициент пульсаций на входе стабилизатора с учетом коэффициента сглаживания КСГЛ2
К’п2=Кп2Ксгл2.
Полученные значения UВХ2,Iвх2иК’п2будут использованы далее для расчета с помощью ЭВМ выпрямителя второго канала.
Пример расчёта стабилизатора второго канала.
Дано: Ud2= - 48 В;Id2= 0,8 А;Кп2= 1,3%.
Поскольку выходное напряжение второго канала имеет отрицательную полярность, выбираем схему стабилизатора по рис. 3, б.
Ни один из представленных в таблице П1.1 стабилитронов не имеет напряжения стабилизации 48 В. Принимаем решение о последовательном включении двух стабилитронов по 24 В. Выбираем стабилитроны типа КС224Ж, для которых из таблицы П1.1 выписываем значения:
|
Тип |
Uст(В) |
Iст.мин(мА) |
Iст.макс(мА) |
rст(Ом) |
|
КС224Ж |
24 |
0,5 |
5,2 |
70 |
Рассчитываем требуемые параметры транзистора:
Iк.мах= (1,5...3)Id2= 20,8 = 1,6 А;
Uкэ.мах= (1,2...2)Ud2= 248 = 96 В.
Тип транзистора выбираем из таблицы П1.2 (транзистор типа p-n-p). Наиболее подходящим будет транзистор КТ816Г, для которого выписываем значения:
|
Тип |
Iк.макс, А |
Uкэ макс, В |
h21Э |
Uкэ нас, В |
|
КТ816Г |
3 |
100 |
25 |
0,6 |
Определяем входное напряжение стабилизатора:
= 48 + 10
0,6 = 54 В.
Определяем сопротивление в цепи базы транзистора:
=
Ом.
Обратите внимание, что в формулу ток стабилитрона подставлен в амперах, что учитывается множителем 10-3. Полученное значениеRБокругляем до ближайшего стандартного значения из ряда Е24 (см. таблицу П2.1). ПринимаемRБ= 180 Ом.
Определяем входной ток стабилизатора:
=
А.
Определяем коэффициент сглаживания:
.
Определяем коэффициент пульсаций на входе стабилизатора с учетом рассчитанного коэффициента сглаживания КСГЛ2
К’п2=Кп2Ксгл2= 1,32,3 = 2,993%.
Для расчёта выпрямителя второго канала на ЭВМ будут использованы следующие исходные величины: UВХ2= 54 В;Iвх2= 0,83 А;К’п2= 3%.