4.2. Пример расчета компенсационного стабилизатора последовательного типа
Выбор схемы. Для расчета принимается схема последовательного компенсационного стабилизатора для положительного выходного напряжения, представленная на рис. 4.8. Заданные параметры:
;
;
;
;
;
;
.
Определение максимального, среднего и минимального напряжение на входе. Находится наименьшее напряжение на входе стабилизатора:
В ,
где
- минимальное напряжение на регулирующем
транзисторе
.
Исходя из того,
что в качестве регулирующего транзистора
,
как правило, выбирается кремниевый, то
выбирается в пределах 3..5 В.
Учитывая
нестабильность входного напряжения на
входе стабилизатора
,
находится среднее и максимальное
напряжение на входе стабилизатора:
,
.
Выбор регулирующего
транзистора.
Определяется
максимальное значение напряжения
на регулирующем транзисторе:
.
Мощность, которая рассеивается на коллекторе транзистора , равняется:
.
По полученным
значениям
,
,
выбирается тип регулирующего транзистора,
например, такой:
Марка транзистора 2Т827В
Тип транзистора
Допустимый ток
коллектора,
20 А
Допустимое
напряжение коллектор-эмиттер,
100 В
Рассеиваемая
мощность коллектора,
125 Вт
Минимальный
коэффициент передачи тока базы,
750
По статическим ВАХ выбранного транзистора находят:
- входное сопротивление
транзистора
;
- коэффициент передачи напряжения:
при
Здесь
− входное сопротивление транзистора
(Ом);
− коэффициент
передачи напряжения.
Далее находят ток
базы транзистора
:
.
Рис.4.8. Принципиальная схема стабилизатора с ограничителем тока
Расчет схемы сравнения и УПТ. Величина опорного напряжения:
.
В качестве источника опорного напряжения выбран стабилитрон Д818Е со следующими параметрами:
-
;
-
;
-
;
-
;
-
;
- при
;
.
Сопротивление
резистора
:
.
В качестве усилительного элемента выбирается ОУ. Выбор ОУ осуществляется из следующих условий:
,
где
− максимальное напряжение на выходе
ОУ;
− максимально
допустимый ток на выходе;
Выбран ОУ с параметрами:
;
;
.
Расчет делителя.
Ток делителя принимается равным 5 мА
(т.е. много меньше величины
),
коэффициент
деления
0,6
(но так, чтобы
).
Тогда
;
.
Выходное сопротивление стабилизатора. Регулирующий транзистор включен по схеме с ОК и охвачен отрицательной обратной связью через ОУ, поэтому:
;
;
.
Коэффициент стабилизации стабилизатора напряжения:
.
Нестабильность выходного напряжения определяется увеличением напряжения стабилизации стабилитрона на 0,001 %/ °С. Нестабильностью резисторов и с температурой можно пренебречь, так как оба резистора меняются с одинаковым температурным коэффициентом, так что
.
Найденные параметры удовлетворяют заданным условиям.
Расчет схемы защиты компенсационного стабилизатора от перегрузки. Устройства защиты стабилизаторов напряжения от перегрузок можно разделить на встроенные, воздействующие на регулирующий элемент стабилизатора, и автономные, содержащие отдельный ключевой элемент. Обычно к стабилизаторам с защитой от короткого замыкания выходной цепи предъявляется требование автоматического возврата в рабочий режим после устранения перегрузки. Схема защиты компенсационного стабилизатора от перегрузки реализована на элементах и . Для расчета принимаем ток срабатывания защиты равным 120 % от :
.
При напряжении на
сопротивлении
,
равном
,
открывается транзистор
и шунтирует регулирующий транзистор
.
Резистор такого
номинала должен быть прецизионным
(проволочным).