1 Расчёт параметрического стабилизатора напряжения

1. Исходные данные для расчёта

Напряжение стабилизации U_стаб= …В;

Сопротивление нагрузки R_н=…кОм.

1.2 Рассчитываемая электрическая схема

Рисунок 1

1.3 Порядок расчёта

1.3.1Определяем ток, протекающий через нагрузку I_н:

(1)

1.3.2 Для расчёта стабилизатора необходимо определить максимальное U_п.мах и U_п.мин минимальное амплитудные напряжения питания. Напряжения питающей сети примерно изменяется ±5% от номинального (220В). Поэтому по этим данным рассчитываем U_п.мах и U_п.мin:

U_п.max = 1.41*209=294.7 B;

U_п.min=1.41*231=325.7 B.

3. Из справочника по полупроводниковым приборам выбираем стабилитрон VD1 … с параметрами:

- номинальное напряжение стабилизации U_ном=…В

- номинальный ток стабилизации I_{стаб.ном}=…мА

- максимальный ток стабилизации I_{стаб.мах}=…мА

- минимальный ток стабилизации I_{стаб.мин}=…мА

-дифференциальное сопротивление R_диф=…Ом

3. Определяем потребляемый ток I_пот:

I_пот= I_н + I_{стаб.ном} (2)

1.3.5 Находим падение напряжения на последовательно включённом ограничивающем резисторе: U_{Rогр.мин}, U_{Rогр.мах} по формулам:

U_Rогр.мin= U_п.мin- U_ста (3)

U_{Rогр.мах}= U_п.мах- U_стаб (4)

1.3.6Находим минимальное и максимальное значения сопротивления ограничивающего резистора R_{огр.мин}, R_{огр.мах} по формулам:

(5)

(6)

1.3.7При изменении тока нагрузки от минимального до максимального, выходное напряжение уменьшается до ΔU:

ΔU= R_диф*I_пот (7)

1.3.8Находим мощность рассеивания на стабилитроне Р_мin и Р_мах по формулам:

Р_мin=I_н· U_п.мin (8)

Р_мах=I_н· U_п.мах (9)

1.3.9Рассчитываем сопротивление ограничивающего резистора R_огр:

(10)

где (11)

(12)

1.3.10 Рассчитываем максимальную рассеиваемую мощность резистора R_огр.:

(13)

Выбираем стандартное сопротивление резистора R_огр=…

Рассчитываем диапазон изменения входного напряжения U_мin и U_мах, при котором будет обеспечена стабилизация, по формулам:

U_min=U_стаб+(I_стаб.min+I_н)R_огр (14)

U_mах=U_стаб+(I_{стаб.mах}+I_н)R_огр (15)

Таким образом, параметрический стабилизатор будет обеспечивать необходимое напряжение во всём диапазоне изменения напряжения источника питания.

11. Определяем коэффициента стабилизации по формуле:

(15)

(16)

2Расчёт компенсационного стабилизатора напряжения

1. Исходные данные для расчёта

• входное напряжение U_вх= …В;

• изменение входного напряжения ∆U _вх = … В;

• максимальный ток нагрузки I_н.мах=…А;

• коэффициент стабилизации К_ст≥…;

• напряжение источника питания E₀=…В;

• предусмотреть плавную регулировку выходного напряжения от U_н.мin=…В до U_н.мах=…В.

2.2 Рассчитываемая электрическая схема

Рисунок 1

2.3 Порядок расчёта

2.3.1 Определяем максимальное напряжение на участке коллектор-эммитер регулирующего транзистора VT1:

U_кэмах=U_вх+∆ U_вх-U_н.мin (1)

2. Определяем максимальную мощность, рассеиваемую на VT1:

P_K1max= U_кэмах*I_н.мах (2)

По результатам расчётов U_кэмах и P_K1max из справочника по полупроводниковым приборам выбираем транзистор VT1 для которого:

U_кэмах< U_{кэмах.доп}

I_н.мах< I_к.доп

P_K1max< P_{K1max.доп.}

выбираем транзистор … с параметрами:

U_кэ.доп=…В;

I_к.доп=…А;

P_Kmax=…Вт;

h_21э=…;

r_k1=…кОм.

2. Для создания опорного напряжения U_оп выбираем стабилитрон … с параметрами:

U_стаб= U_оп=…В;

R_д=…Ом;

I_ст.ном=…мА.

2. Определяем максимальное напряжение коллектор-эмитер U_кэ2мах усилителя на транзисторе VT2:

U_кэ2мах = U_н.мах- U_оп (3)

2. Исходя из условия

U_кэ2мах< U_{кэмах.доп}

выбираем в качестве VT2 транзистор … с параметрами:

U_кэ.мах=…В;

I_к.мах=…мА;

h_21э=….

2. Полагая, что

I_k2≈I_э2<I_к2доп. (4)

пусть I_э2=…мА находим сопротивление балансного резистора:

(5)

где (6)

2. Определяем ток входа:

(7)

где h_21эср – среднее значение коэффициента передачи тока транзистора VT1.

2. Определяем сопротивление резистора в цепи коллектора:

(8)

2.3.10 Определяем сопротивления резисторов делителя R₁,R₂,R₃. Условимся считать, что если движок потенциометра R₂ находится вверху, то U_вых минимально: U_н.мin, а Сли внизу, то U_н.мах:

U_н.мin- U_оп = I_дел·R₁ (9)

U_оп = I_дел ·R₃ (10)

U_н.мах – U_оп =(R₁+R₂) (11)

2.3.11 Выбрав ток делителя равным:

(12)

где h_21эср – среднее значение коэффициента передачи тока транзистором VT2.

2.3.12 Находим R₁, R₂, R₃:

(13)

(14)

(15)

2.3.13 Определяем коэффициент стабилизации:

(16)

Содержание отчета:

Отчет по практической работе должен содержать:

1 Название и цель работы.

2. Исходные данные для расчета согласно своему варианту.

3. Расчетную схему.

4. Выполнение расчетов, сопровождаемое пояснениями к каждому действию.

5. Вывод по работе.

Контрольные вопросы:

1 По каким параметрам подбирают стабилитрон при расчете параметрического стабилизатора напряжения?

2. Когда применяют параметрические стабилизаторы напряжения?

3. Опишите принцип действия параметрического стабилизатора напряжения.

Таблицы выбора вариантов заданий учащихся для практической работы №3

Таблица 1

Вариант	UСТАБ, В	RН, кОм
1	8	1,0
2	10	1,1
3	9	1,2
4	11	1,3
5	12	1,4
6	13	1,5
7	14	1,6
8	15	1,7
9	12	1,8
10	7	1,9
11	8	2,0
12	9	2,2
13	10	2,1
14	11	2,0
15	12	1,9
16	13	1,8
17	14	1,7
18	15	1,6
19	7	1,5
20	8	1,4
21	9	1,3
22	10	1,2
23	11	1,1
24	12	1,0
Вариант	UСТАБ, В	RН, кОм
25	13	1,1
26	14	1,2
27	15	1,3
28	7	1,4
29	8	1,5
30	9	1,6
31	10	1,7
32	11	1,8

Таблица 2

Вари- ант	UВХ, В	∆UВХ, В	IНMAX, А	КСТ≥	Е0, В	UНmin, В	UНmax, В	UОП, В
1	15	1,0	1,5	0,9	20	5	10	12
2	14	1,2	1,4	0,8	21	6	12	13
3	12	1,4	1,3	1	22	4	10	14
4	13	1,5	1,2	0,95	23	5	11	5
5	14	1,3	1,1	0,85	24	7	12	6
6	15	1,6	1,0	0,8	25	7	13	7
7	16	1,7	1,6	0,7	26	5	12	8
8	17	1,8	1,7	0,75	27	6	12	9
9	18	1,9	1,8	0,9	28	8	13	10
10	19	2,0	1,9	0,95	29	7	14	11
11	20	2,1	1,0	0,85	30	10	18	12
12	21	2,2	1,1	0,75	31	11	16	13
13	22	2,3	1,2	1	32	12	17	14
14	23	2,4	1,3	1	20	14	18	15
15	24	2,5	1,4	0,8	21	10	19	5
16	25	2,0	1,5	0,9	22	7	15	6
17	15	2,1	1,6	0,7	23	5	10	7
18	12	2,2	1,0	0,75	24	4	9	8
19	14	2,3	1,1	0,85	25	5	11	9
20	16	1,0	1,2	0,95	26	6	14	10
21	18	1,1	1,3	1	27	7	15	11
22	20	1,2	1,4	0,9	28	8	12	12
23	19	1,3	1,7	0,8	29	9	16	13
24	14	1,4	1,8	0,7	30	5	10	14
25	13	1,5	1,2	0,75	31	5	12	15
26	15	1,6	1,4	0,85	32	6	10	5
27	17	1,7	1,6	0,95	20	7	13	6
Вари- ант	UВХ, В	∆UВХ, В	IНMAX, А	КСТ≥	Е0, В	UНmin, В	UНmax, В	UОП, В
28	19	1,8	1,0	1	21	10	17	7
29	21	1,9	1,1	0,95	22	8	18	8
30	23	2,0	1,2	0,85	23	9	16	9
31	24	2,1	1,3	0,75	24	7	15	10
32	25	2,2	1,4	0,7	25	5	14	15