Схемотехника: Лабораторный практикум, страница 13

Решая (3.9) относительно U_вых, получим:

.                                (3.10)

В схеме рис. 3.4 и в формуле (3.10) очень важно правильно выбрать сопротивление резистора R₂. Данный транзистор ограничивает ток базы транзистора VT3 и необходим, чтобы этот ток не превышал предельного значения для выбранного транзистора. Для получения качественной стабилизации напряжения необходимо, чтобы входное напряжение стабилизатора удовлетворяло условию (3.5).

В схеме на рис. 3.4 пунктиром изображена цепь защиты стабилизатора напряжения от перегрузки по току. Резистор R₄ выбирают настолько малым, чтобы падение напряжения на нем при токах нагрузки меньших, чем заданное предельное значение I_{н max}, составляло бы менее 0,65 В. Если ток нагрузки превысит установленный предел I_{н max}, то транзистор VT4 откроется и отведет избыток тока базы транзистора VT1 напрямую в цепь нагрузки. Ток транзистора VT4 ограничен резистором R_б и поэтому данный транзистор может быть таким же маломощным, как VT3.

Описанный выше принцип стабилизации напряжения и ограничения максимального тока используется в отечественных интегральных стабилизаторах КРЕН и в зарубежных стабилизаторах в корпусе ТО – 220, например в широко применяемых в электронике МС 7805 (U_вых = +5В), МС 7812          (U_вых = + 12 В), МС 7905 (U_вых = - 5В), МС 7912 (U_вых = - 12 В).

3.3. Краткие теоретические сведения о генераторах стабильного тока

Маломощные стабилизаторы тока (генераторы стабильного тока) необходимы в измерительных устройствах, использующих мост Уитстона и резистивные датчики физических величин. Стабилизация тока высокой интенсивности требуется в электромагнитных и нагревательных устройствах, а также для обеспечения неизменного лучистого потока источников света в светотехнике.

Маломощные стабилизаторы тока питаются от стабилизированных источников напряжения и используют свойство статической характеристики биполярного транзистора иметь практически неизменное значение тока коллектора  при неизменном токе базы, рис. 3.5.

Принцип работы схем а) и б) на рис. 3.5 совершенно одинаков. Схема со стабилитроном VD дополнительно защищает стабилизатор тока от нестабильностей напряжения питания U_п. Потенциал эмиттера U_э относительно общей точки схемы равен:

U_э = U_б – U_бэ = U_б – 0,65В,

где U_б = U_VD для схемы со стабилитроном или для схемы с делителем напряжения.

Рис. 3.5. Маломощные стабилизаторы тока:

а) с резистивным делителем напряжения в цепи базы;

б)  со стабилизацией потенциала базы с помощью стабилитрона

Ток эмиттера обеих схем при неизменном R_э является величиной постоянной и практически равной коллекторному току I_к:

                                               .                                       (3.11)

Падение напряжения на транзисторе VT (рис. 3.5) определяется          выражением:

.

Очевидно, что стабилизация тока возможна лишь в таких пределах изменения R_н, при которых падение напряжения на VT не достигнет напряжения насыщения (U_кэ менее 1В для кремниевого транзистора).

В рассмотренных схемах стабилизаторов тока наблюдается небольшой дрейф тока при изменении температуры транзистора. Для уменьшения данной зависимости необходимо создать потенциал U_б, компенсирующий влияние температурного дрейфа напряжения U_бэ транзистора. Это обеспечивается в схеме, называемой «токовое зеркало», рис. 3.6.