Основні параметри стабілітронів

Таблиця №3

Тип стабілітрона	Напруга стабілізації Uстн (В)	Допустимий струм		Динаміч-ний опір Rд (Ом)
		Мінімальний Iст.мін (мА)	Максимальний Iст.макс (мА)
1	2	3	4	5
Д 814 А	8	3	40	6
Д 814 Б	9	3	36	10
Д 814 В	10	3	32	12
Д 814 Г	11	3	29	15
Д 814 Д	13	3	24	18
Д 815 Г	10	25	800	1,8
Д 815 Е	15	25	550	2,5
КС 520 В	20	3	22	20
Д 816 А	22	10	230	7
2С 524 А	24	1	33	30
2С 530 А	30	1	27	45
Д 816 В	33	10	150	10
Д 816 Д	40	10	110	300
Д 817 А	56	5	35	400
Д 817 Г	100	5	25	800
2С 920 А	120	5	42	100

Основні параметри некерованих вентилів

Таблиця №4

Тип вентилів	Допустимий випростаний струм Iдоп (мА)	Допустима зворотня напруга Uзв.доп (В)
1	2	3
Д 104	30	100
Д 105	30	75
Д 106	30	30
КД 103 А	100	50
КД 106 А	300	100
КД 209 А	700	400
КД 209 Б	500	600
КД 212 А	1000	200
КД 212 Б	1000	100

Методичні настанови

До виконання розрахунково-графічної роботи

“Розрахунок стабілізованого джерела постійної напруги”

Стабілізатори постійної напруги – це електронні пристрої призначені для підтримання сталого значення напруги з необхідною точністю в заданому діапазоні зміни напруги джерела або резистансу споживача (дестабілізувальні фактори). За принципом побудови схеми стабілізаторів напруги поділяються на параметричні та компенсаційні. Параметричний метод стабілізації базується на зміні параметрів нелінійного елемента стабілізатора залежно від зміни дестабілізувального фактору. На рис.2 подано параметричний стабілізатор постійної напруги.

Нелінійним елементом в такому стабілізаторі є напівпровідниковий стабілітрон VD, основні параметри якого такі: напруга стабілізації U_СТн, мінімальний та максимальний струми стабілізації І_ст.мін, І_{ст.макс};

Рис.2.

динамічний опір стабілітрона R_Д. Рівняння електричної рівноваги для такого стабілізатора має вигляд: , де R_Б – баластний опір. Параметричний стабілізатор характеризується коефіцієнтом стабілізації (K_u=2030), де – передатний коефіцієнт стабілізатора. Очевидно, що для покращення стабілізації необхідно збільшувати R_Б і зменшувати R_Д. Проте збільшення баластного опору R_Б веде до зменшення коефіцієнта корисної дії і передатного коефіцієнта  стабілізатора. Тому опір баластного резистора R_б вибирають таким, щоб при номінальному значенні напруги джерела напруга і струм стабілітрона дорівнювали відповідно U_стн, I_СТн = (I_ст.мін + I_{ст.макс})/2. Тоді з рівняння електричної рівноваги визначаємо баластний опір за виразом

R_б = (U – U_стн)/(I_СТн + I_н),

де I_н = P_н/U_н; U U_d; І = І_СТн + І_н.

Роботу параметричного стабілізатора зручно ілюструвати з допомогою ВАХ стабілітрона та відповідної графічної побудови рис.4. Для побудови ВАХ стабілітрона за його паспортними даними через точку з координатами U_стн, І_СТн проводимо пряму лінію під кутом  = arctg(R_дm_i/m_u) до осі координат від І_ст.мін до І_{ст.макс}, де m_i m_u – масштаби струму і напруги відповідно. Далі будуємо навантажувальну характеристику при номінальній напрузі джерела. Для цього на осі абсцис відкладаємо напругу U, а на осі ординат струм І = U/R_Б, через які проводимо навантажувальну пряму. Для ілюстрування властивостей стабілізатора при зміні напруги мережі в межах 10% необхідно побудувати дві навантажувальні прямі, шляхом паралельного зсуву навантажувальної характеристики при номінальній напрузі мережі відповідно вліво і вправо на напругу 0,1U. З допомогою цієї побудови можна з’ясувати чи при коливаннях напруги мережі в заданих межах забезпечуються умови стабілізації, тобто чи точки перетину зсунених навантажувальних характеристик з ВАХ стабілітрона не виходять за межі значень струмів стабілітрона І_ст.мін і І_{ст.макс}.

Рис.3.

Під час розрахунку схеми випростувача необхідно визначити:

• U₂ — діюче значення фазної напруги вентильної обмотки анодного трансформатора;

• K — коефіцієнт трансформації трансформатора;

• I₂, I₁ — діючі значення фазних струмів у первинній й вторинній обмотках трансформатора;

• S_2, S₁ — потужності первинної та вторинної обмоток анодного трансформатора;

• I_доп. — середнє значення струму вентиля;

• U_{зв. макс.} — максимальну допустиму зворотню напругу;0

Залежно від вибраної схеми випростування за відповідними співвідношеннями, приведеними для цієї схеми, визначають вторинні параметри анодного трансформатора та його типову потужність: U₂, I₂, S_т. Трансформатор, який живить випростувач, називають анодним і основною його функцією є підвищення чи пониження вторинної напруги при заданій напрузі мережі для отримання необхідної величини постійної напруги на виході випростувача.

Типова (розрахункова) потужність трансформатора S_т виражається через потужності первинної S₁ та вторинної S₂ обмоток трансформатора S_т = 0,5(S₁+ S₂), де відповідно S₁= U₁ I_1, а S₂ = U₂ I₂. Для інженерних розрахунків звичайно приймають S_т = S₁ = S₂.

Коефіцієнт трансформації анодного трансформатора

.

Вибір типу вентилів випростувача та їх кількість здійснюється за такими основними параметрами, дотримуючись умови:

• за допустимим струмом: І_доп.  І_V,

• за допустимою зворотньою напругою: U_{зв. доп.}  U_{зв. макс.}

Тут І_доп. — середнє за період значення випростаного струму, який може протікати через вентиль тривалий час при допустимому його нагріві; U_{зв. доп.} — допустима зворотня напруга, яку витримує вентиль без руйнування p-n переходу (рис.2). Значення цих величин приводяться в паспортних даних для напівпровідникових діодів.

Рис. 4

Кількість вентилів у одній вітці (плечі) випростувача визначають у залежності від номінального випростуваного струму та зворотньої максимальної напруги, яка прикладається до вентиля. Якщо І_Vн  І_доп., то вибирають паралельне сполучення вентилів (рис. 3а) і відповідно якщо U_{зв. доп.}  U_{зв.макс}, то вибирають послідовне сполучення вентилів (рис. 3б).

Рис. 5

Додаткові резистори R_д = (0,1  1) Ом вмикають для вирівнювання струмів паралельних вентилів, що зумовлено не ідентичністю їх вольт-амперних характеристик. Шунтові резистори R_ш = (1  10) К вмикають для уникнення нерівномірного розподілу прикладеної зворотньої напруги. Типи вентилів і їх основні параметри приведені в відповідній таблиці.

Коефіцієнт згладжування фільтра

.

Для фільтра типу “С” коефіцієнт пульсацій на виході

.

Для фільтра типу “L” коефіцієнт згладжування

.

Для фільтра типу “LC” (Г-видний фільтр) коефіцієнт згладжування

.

У разі вибору параметрів LC–фільтра рекомендується використовувати такі співвідношення:

.

Під час визначення параметрів фільтра необхідно врахувати, що між фільтром і споживачем увімкнуто стабілізатор напруги, тому R’_н = R_б + R_д  R_н/( R_д + R_н).

Часові діаграми напруг і струмів, що характеризують роботу випростувача необхідно подати в такій послідовності:

• вторинна напруга анодного трансформатора u₂;

• напруги на вентилях u_V;

• струми вентилів i_V;

• струм навантаження i_н;

• напруга на навантаженні u_н.

При побудові часових діаграм необхідно дотримуватись часового узгодження окремих залежностей з періодом вторинної напруги анодного трансформатора.