Основное уравнение стабилизатора:

Основная идея такого стабилизатора состоит в том, что всё приращение входного напряжения выделяется на регулирующем элементе, при этом напряжение остаётся стабилизированным, т.е.:

.

Силовой ток нагрузки , измеряемый амперами в схеме на рис.5 течёт лишь по одной цепи:

.

Таким образом, в компенсационном стабилизаторе только одна цепь является сильноточной. Все остальные цепи – слаботочные (доли миллиампер).

Связь между входным и опорным напряжением в предположении, что ДУ - идеален:

.

Определим максимальную мощность рассеивания на регулирующем элементе данного стабилизатора. Она рассматривается при напряжении и определяется соотношением:

.

Если P > 1 – 2 Вт, то интегральную микросхему стабилизатора необходимо ставить теплоотвод.

• Импульсный стабилизатор постоянного напряжения.

Ключ регулирующего элемента этих стабилизаторов работает в ключевом режиме, благодаря чему достигается высоки КПД.

Напряжение на выходе поддерживается постоянным за счет вариации относительной длительности включения и отключения состояний РЭ.

- десятки А

3. Проектирование интегрального стабилизатора напряжения (исн) на уровне инженерного синтеза схемы

3.1 Выбор функциональной схемы исн

В данном случае используется функциональная схема ИСН с последовательным соединением регулирующего элемента с нагрузкой. Коэффициент стабилизации такого ИСН слабо зависит от свойств ИОН, кроме того, схема позволяет получать малые значения выходного напряжения.

Функциональный состав данной схемы аналогичен составу схемы компенсационного стабилизатора постоянного напряжения, представленной в разделе 2, только имеет дополнительные узлы.

Дополнительные узлы:

УЗСР – узел задания статического режима;

ИТ – источник тока для питания входа регулирующего элемента.

Сн – емкость на выходе для фиксации выходного напряжения

Расчет резисторов схемы:

Расчет делителя R₁, R₂ проводим при следующих исходных данных:

ДУ – полагаем идеальный

;

- напряжения смещения дифференциального усилителя.

Зададимся током делителя напряжения:

2. Выбор основных функциональных узлов исн

3.2.1 Регулирующий элемент

В качестве регулирующего элемента выбираем составной транзистор, реализованный на 2х биполярных транзисторах n-p-n с общим коллектором.

Составной транзистор имеет большой коэффициент передачи по току:

, где,

Это позволяет делать выход ДУ миллиамперным при высоком максимальном токе нагрузки. Если бы транзистор был один, то нужно было бы проектировать выход усилителя на сотни миллиампер, что энергетически нецелесообразно. Таким образом, использование в РЭ составного транзистора позволяет сделать в стабилизаторе только одну сильноточную цепь, а все остальные – слаботочными. Данный вариант технического задания требует введения в РЭ третьего транзистора, чтобы снизить выходное сопротивление стабилизатора.

3.2.2 Источник опорного напряжения

Источник опорного напряжения реализует на своём выходе постоянное, стабилизированное, температурно-скомпенсированное низковольтное напряжение .

Источник опорного напряжения

Расчет статического режима ИОН:

Зададимся токами:

Для всех транзисторов в первом приближении полагаем, что для всех транзисторов.

Необходимо определить сопротивления всех резисторов.

При расчёте допущениеоказывается слишком грубым, поскольку в этом случае получается, что абсурдно. В этом случае для расчёта сопротивленияиспользуется уравнение для идеальногоp-n перехода.

- температурный потенциал при температуре;

- начальный ток эмиттерного перехода.

Сопротивление находим из левого нижнего контура с учетом приведённого выше соотношения:

.

Вся схема реализована в одном кристалле, поэтому все транзисторы идентичны, а следовательно . Отсюда,.