2.3. Расчет стабилизатора с усилителем тока на транзисторе

Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе представлена на рис. 1.3.

а б

Рис. 1.3. Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе:

а – для положительной полярности U_d; б – для отрицательной полярности U_d

Исходными данными для расчета являются: напряжение на выходе стабилизатора U_d, ток нагрузки I_d, коэффициент пульсаций напряжения К_п. Для расчета такого стабилизатора сначала по справочнику [5, 6] или из приложения 1 выбирается тип стабилитрона с напряжением стабилизации, равным напряжению в нагрузке U_ст..= U_d. Для стабилитрона из справочника нужно выписать значения минимального и максимального токов стабилизации I_ст.min и I_ст.max и величину дифференциального сопротивления R_ст..

Тип транзистора выбирается по справочнику [7, 8] или из приложения 1, исходя из условий: I_к.max=(1,5...3)I_d и U_к.э.mах.=(1, 2...2)U_d. Для выбранного транзистора нужно выписать значения напряжения между коллектором и эмиттером в режиме насыщения U_{к.э.нас.} и коэффициент передачи тока базы β(h_2.1.э). Затем определяют входное напряжение стабилизатора

U_вх = U_d + (5…10)U_{кэ нас .} (2)

Определяют сопротивление в цепи базы транзистора

_. (3)

Полученное значение R_Б округляют до ближайшего стандартного значения (приложение 1 табл.1.3).

Определяют входной ток стабилизатора

_. (4)

Стабилизатор с включением нагрузки в цепь эмиттера транзистора обладает свойством сглаживать пульсации напряжения в нагрузке. Коэффициент сглаживания К_сгл. зависит от величины сопротивления в цепи базы транзистора R_Б и дифференциального сопротивления стабилитрона R_ст. и определяется по формуле:

. _. (5)

Так же, как и в предыдущем примере, используем формулу (1), т.е. К’_п=К_п К_сгл.

Полученные значения U_вх=U₀, I_вх=I₀ и К’_п используются далее для расчета выпрямителя (см. п.2.5). При этом параметры U₀ и I₀ являются выходными параметрами выпрямителя.

2.4. Расчет емкостного фильтра

Простейший емкостной фильтр представляет собой конденсатор, включенный параллельно нагрузке (рис.1.4). Если заданная величина коэффициента пульсаций K_п на нагрузке не превышает 2-3%, то величину емкости С конденсатора в микрофарадах приближенно можно посчитать, если известно сопротивление нагрузки R_ноmax, частота f в герцах и коэффициент пульсаций K_п на нагрузке в процентах.

, (6)

где коэффициент m=1 – для однополупериодной; m = 2 – для двухполупериодной схем выпрямления.

Рис. 1.4: а – схема электрическая принципиальная; б – схема эквивалентная; в – временная диаграмма работы емкостного фильтра

Конденсаторы сглаживающих фильтров должны иметь емкость не менее получившейся по результатам расчета. Рабочее напряжение конденсаторов выбирается в 1,5…2 раза больше напряжения холостого хода выпрямителей, которое определяется из расчетов нагрузочной характеристики при токе нагрузки, равном нулю. Параметры некоторых электролитических конденсаторов, применяемых в сглаживающих фильтрах, приведены в приложении 1.

Примечание. Для упрощения расчетов допустимо полагать, что ток заряда конденсатора не оказывает влияния на амплитуду тока через вентили и что стабилизатор не оказывает существенного влияния на сопротивление нагрузки, приведенной к выходу выпрямителя.