Задание 1. 3
Параметрические стабилизаторы 3
Компенсационные стабилизаторы 4
Импульсные (ключевые) стабилизаторы 5
Задание 2. 6
Определение параметров регулирующего транзистора VT1 и выбор типа транзистора: 6
Определение параметров опорного стабилитрона: 7
Определение параметров усилительного транзистора VT2: 7
Определение сопротивления делителя R1 – R3: 8
Определение коэффициента стабилизации напряжения Кст: 8
Задание 3. 10
Задание 4. 13
Структура стабилизаторов (параметрические, компенсационные, импульсные), назначение основных узлов. Достоинства, недостатки. Применение.
Решение:
Важнейшим условием нормальной работы радиоустройств является стабильность питающего напряжения. Существует несколько методов стабилизации.
Параметрические стабилизаторы применяются как в цепях переменного, так и в цепях постоянного тока. Принцип их действия основан на использовании элементов с нелинейной ВАХ. Параметрические стабилизаторы состоят из линейного (1) и нелинейного (2) элементов.
В параметрических стабилизаторах постоянного напряжения в качестве линейных элементов используются резисторы, а нелинейных – полупроводниковые (кремневые) стабилитроны и полупроводниковые стабисторы.
Кремневые стабилитроны представляют собой плоскостные диоды. Кремневые стабилитроны работают на обратной ветви ВАХ в области пробоя, где незначительное увеличение напряжения вызывает существенное увеличение тока через стабилитрон. При пробое стабилитрон сохраняет работоспособность. Т.е. включая стабилитрон в обратном направлении можно при значительном изменении тока получить на нем практически постоянное напряжение.
Стабистор представляет собой полупроводниковый прибор, напряжение на котором в прямом направлении изменяется незначительно при значительном изменении тока. Поэтому их включают в цепь стабилизации в прямом направлении.
В параметрических стабилизаторах переменного напряжения в качестве линейных элементов используются ненасыщенные дроссели и конденсаторы, а нелинейных – насыщенные дроссели.
Высокие коэффициенты стабилизации и плавное регулирование выходного напряжения можно получить только с помощью компенсационного стабилизатора. Компенсационные стабилизаторы состоят из регулирующего элемента, усилителя и схемы сравнения. Выходное напряжение подается на СС, в которой оно сравнивается с заданным значением, при его отклонении от заданного значения на выходе СС появляется сигнал рассогласования или управления, который подается на вход У, с выхода У сигнал подается на РЭ, изменяется внутреннее сопротивление РЭ, следовательно и напряжение на РЭ. Сравнивая компенсационные и параметрические стабилизаторы, видим, что в компенсационном стабилизация осуществляется автоматическое регулирование выходного напряжения.
У компенсационных стабилизаторов КПД не превышает 40 – 60 %, потому что они работают в непрерывном режиме, т.е. РЭ непрерывно изменяет свое внутреннее сопротивление и при этом на нем непрерывно изменяется мощность.
На много больше КПД (до 90%) у импульсных (ключевых) стабилизаторов. РЭ представляет собой периодически замыкаемый и размыкаемый транзисторный ключ.
Импульсный стабилизатор состоит из регулирующего элемента, сглаживающего фильтра и схемы управления, которая включает в себя схему сравнения, усилитель и преобразователь. Схема сравнения и усилитель аналогичны схемам в компенсационных стабилизаторах, а в качестве преобразователя используются генераторы импульсов, мультивибраторы, триггеры.
Выполнить стабилизатора по следующим исходным данным:
Uвх = 18В 
10%
Uвых = 9В (8 ÷ 10 В)
Iвых = 0,3 А
Кст = 300
Решение:
1. Максимальное напряжение коллектор-эмиттер:
Uкэ1max = Uвхmax – Uвыхmin = –19,8 – (–8) = –27,8 В, где Uвх = 18 ± 10% следовательно Uвхmax = 18 + 1,8 = 19,8 В
Uвыхmin = 8 В
2. Максимальная мощность, рассеиваемая на транзисторе:
Pк1max = | Uкэ1max | * Iнmax = | –27,8 | * 0,3 = 8,34 Вт
По данным пунктов 1. и 2. выбираем транзистор VT1, у которого Uкэ > Uкэ1max, Pкmax > Pк1max, I ≈ Iвых, т.е. Uкэ > 27,8 В, Pкmax > 8,34 Вт, I ≈ 0,3 А.
Этим условиям удовлетворяет транзистор КТ814А
(Uкэ = 40 В, Pкmax = 10 Вт, I = 1,5 А).
В качестве опорного стабилитрона выбирают стабилитрон с наименьшим значением ТКН (температурный коэффициент напряжения) и rст (дифференцированное сопротивление стабилитрона).
И для данной схемы: т.е. Uоп ≤ | –8 | – (2 ÷ 3) В,
Uоп ≤ 5 ÷ 6 В.
Выбираем стабилитрон Д815A
(Uоп = 5,05 ÷ 6,15 В, rст = 0,6 Ом, ТКН = 2,8 мВ/С0, Iст = 50 ÷ 1300 мА), принимаем Uоп = –6 В и Iстном = 0,05 А.
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер:
Uкэ2max ≈ Uвыхmax – Uоп = –10 – (–6) = –4 В.
Т.к. должно быть Uкэmax > Uкэ2max, т.е. Uкэmax > 4 В и высокий коэффициент передачи тока h21э.
Выбираем ГТ109Г (Uкэmax = 6 В, h21э = 110 ÷ 250, Iкmax = 0,02).
Примем Iк2 ≈ Iэ2 = 0,01 А < Iкmax = 0,02 А.
Сопротивление балластного резистора:
Rб = | Uвых – Uоп | / (Iстном – Iэ2) = | – 9 – (–6) | / (0,05 – 0,01) = 3 / 0,04 = 75 Ом
Сопротивление резистора Rк:
Rк = | E0 – Uвыхmax | / (Iб1max – Iк2) = | 0 – 10 | / (0,007 – 0,01) = 10 / 0,017 = 588Ом где ток по резистору Rк: IRк = Iб1max – Iк2
Iб1max = Iнmax / (h21э1 + 1) = 0,3/ (40+1) = 0,007 А
Примем Rк = 560 Ом
Выходное напряжение стабилизатора имеет наибольшее значение (Uвыхmax) при крайнем нижнем положении движка переменного резистора Rк.
В крайнем верхнем положении движка выходное напряжение минимально
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
