Расчет параметрического стабилизатора со стабилизатором тока. Схема параметрического стабилизатора со стабилизатором тока

Расчет параметрического стабилизатора со стабилизатором тока

Схема параметрического стабилизатора со стабилизатором тока

Исходные данные:

а) Номинальное напряжение сети U₁ = 220 B

б) Относительные отклонения напряжения сети а_макс = 0,1, а_мин = 0,1

в) Номинальное значение выходного напряжения U_вых = 10 В

г) Максимальный и минимальный ток нагрузки I_{н макс} = 5·10^-3 А, I_{н мин} = 1·10^-3 А

д) Коэффициент стабилизации Кст ≥ 100

е) Внутреннее сопротивление r_i < 30 Ом ж) Амплитуда тока переменной составляющей U_{вых m1} = 10 мВ

з) Температура окружающей среды Θ_{окр макс} = +50°С, Θ_{окр мин} = +5°С

1. Выбираем стабилитрон Д818А. Его параметры:

а) Дифференциальное сопротивление r_ст1 = 25 Ом б) Температурный коэффициент стабилизации α_ст1 = +0,02%/°С

в) Максимальный и минимальный ток стабилизации I_{ст1 макс} = 3 мА, I_{ст1 мин} = 33 мА

г) Максимальное и минимальное напряжение стабилизации U_{ст2 макс} = 11,25 В, U_{ст2 мин} = 9 В

2. Уточняем величину выходного напряжения:

U_вых =( U_{ст1 мин}  + U_{ст1 макс}) / 2 = (9 + 11,25) / 2 = 10,12 В

3. Определяем минимальное, номинальное и максимальное значение входного напряжения стабилизатора U_{01 мин}, U₀₁, U_{01 макс}:

U_{01 мин} = U_{ст1 макс} + U_{кэ1 мин} + U_{R1 макс} + U_{01 m1} = 11,25 + 3 + 3,7 + 0,9 = 19 В

В качестве диода VD1 выбираем стабилитрон КС133А. Его параметры:

а) Дифференциальное сопротивление r_ст2 = 65 Ом б) Максимальное и минимальное напряжение стабилизации U_{ст2 макс} = 3,7 В, U_{ст2 мин} = 3 В

в) Максимальный и минимальный ток стабилизации I_{ст2 макс} = 81 мА, I_{ст2 мин} = 3 мА

U_{R1 макс} ≈ U_{ст2 макс} = 3,7 В

U_{01 m1} = 0,05(U_{ст2 макс} + U_{кэ2 мин} + U_{R1 макс}) = 0,05(11,25 + 3 + 3,7) ≈ 0,9 В

U₀₁ = U_{01 мин} / (1 - а_мин) = 19 / (1 – 0,1) = 21,2 В

U_{01 макс} = U₀₁(1 + а_макс) = 21,2(1 + 0,1) = 23,4 В

4. Определяем величину R₁:

R₁ ≤ U_{ст2 мин} / ( I_{н макс} + I_{ст2 мин}) = 3 / (5·10^-3 + 5·10^-3) = 300 Ом

Принимаем I_{ст1 мин} = 5 мА > 3 мА

5. Определяем величины I_{к1 макс}, U_{кэ1 макс}, Р_к1:

I_{к1 макс} = I_{н макс} + I_{ст1 мин} = 5·10^-3 + 5·10^-3 = 10·10^-3 А

U_{кэ1 макс} = U_{01 макс} - U_{ст1 мин} - U_{ст2 мин} = 23,4 – 9 – 3 = 11,4 В

Р_к1 = U_{кэ1 макс} I_{к1 макс} = 11,4·10·10^-3 = 114 мВт

Выбираем транзистор КТ361Г. Его параметры: Р_к = 150 мВт, U_{кб макс} = 35 В, U_{кэ макс} = 35 В, I_{к макс} = 50 мА, h_{21э макс} = 90, h_{21э мин} = 20, I_кб0 = 0,5 мкА, С_{к макс} = 7 пФ, t_пер = 120°С, r_б = 50 Ом, R_{пер-окр} = 0,67°С/мВт, f_гр = 200 МГц

Определяем Р_{к1 макс}:

Р_{к1 макс} = (Θ_{пер макс} – Θ_{окр макс}) / R_т = (120 – 50) / 50 = 1,4 Вт

Р_{к1 макс} > Р_к1

Определяем I_б1:

I_б1 = I_{к1 макс} / h_{21э мин} = 10·10^-3 / 20 = 5·10^-3 А

6. Выбираем значение R₂:

R₂ = (U_{01 мин} – U_{ст1 макс}) / (I_б1 + I_{ст1 мин}) = (19 - 3) / (0,5·10^-3 - 5·10^-3) = 2900 Ом

Принимаем R₂ = 2,7 кОм, а I_{ст2 макс} = 5·10^-3 А

7. Определяем I_{ст1 макс}, I_{ст1 мин}, I_{ст2 макс}:

Максимальные токи стабилитронов VD1 и VD2 меньше предельно допустимого

8. Определяем γ_{ст1 макс} = α_ст1·U_ст1·10 = 0,2·10·10 = 2 мВ/°С. Так как γ_{ст1 макс} < γ, то термокомпенсация в схеме не применяется.

9. Определяем R_экв:

Определяем К_ст:

К_ст = (R_экв / r_ст1)(U_вых / U₀₁) = (7,7·10³ / 25)(10,1 / 21,2) = 147

10. Внутреннее сопротивление r_i = -r_ст1 = 25 Ом

11. Найдем U_{вых m1}:

Uвых m1 = (U_{01 m1} / К_~)(U_вых / U₀₁) = (0,9 / 147)(10,1 / 21,2) = 0,006 В = 6 мВ < 10 мВ

K_~ = К_ст = 147

12. Найдем η и η_мин:

U_ст2 = (U_{ст3 мин} + U_{ст3 макс}) / 2 = (3 + 3,7) / 2 = 3,35 В

13. Найдем I_{н макс}:

I_{н макс} = I_{к1 макс} + (U_{01 макс} – U_{ст1 мин}) / R₂ = 10·10^-3 + (23,4 – 3) / 2,7 = 17·10^-3 А