8. Ток i должен быть меньше предельного значения, указанного в справочнике для данного типа стабилитрона.

8. Коэффициент стабилизации и внутреннее сопротивление

K = R l . /г„и„; г^ = г„.

9. При ко )ффициенте сглаживания пульсации q = амплитуда пульсации выходного напряжения равна и,,, = a..U. ,/q.

10. КПД равен

~ U (U - U )/R,/

11. Определяем максимальный ток, потребляемый от выпрямителя:

lo = (U -U. J/R,i.

12. Исходные данные для расчета выпрямителя:

и fc. йшах. ai , 1о, к„ = а^ = к„01.

Компенсационные стабилизаторы на транзисторах и микросхемах с непрерывным регулированием

На рис. 9.11 приведена схема одного из наиболее распространенных транзисторных стабилизаторов напряжения. Стабилизатор состоит из регулирующего элемента (транзисторы VT1 VT3); усилителя постоянного тока (VT , R1); источника опорного напряжения (VD1, R2); делителя напряжения (R3-R5); резисторов (R6, R7), обеспечивающих режим транзисторов VT2, VT3, и выходного конденсатора С1. Предусмотрена возможность регулировки выходного напряжения, для этого в цепь делителя включен переменный резистор R4.

с Рис. 9.11

+ о--е.:------- --1

В варианте рис. 9.11 регулирующий элемент состоит из трех транзисторов, однако это необязательно. Число транзисторов, входящих в регулирующий элемент, зависит от тока нагрузки. При 1 < 0,02 ... 0,03 А в регулирующий элемент входит один транзистор VT1, при 0,02 ... 0,03 А < < 1 < 0,5 ... 0,6 А два транзистора VT1, VT2, при 0,5 ... 0,6 А < 1 < 4 ... 5 А три транзистора VT1, VT2, УТЗ. Стабилизатор может быть выполнен как на транзисторах типа п = р = п (кремниевых), так и на транзисторах р = п = р (германиевых). В случае транзисторов р = п = р полярности напряжений на входе и выходе изменяются на противоположные. Соответственно необходимо переключить стабилитроны VD1 и VD2, чтобы напряжение на их анодах было отрицательно относительно катода.

Усилитель постоянного тока в стабилизаторе может питаться от дополнительного источника (параметрического стабилизатора R8, VD2) или непосредственно от источника входного напряжения. В первом случае точка а соединена с точкой с, а во втором-с точкой b (рис. 9.11).

При питании усилителя от дополнительного источника коэффициент стабилизации больше, чем при питании источника входного напряжения.

Расчет транзисторного стабилизатора

Исходные данные: номинальное выходное напряжение и. ,. В; пределы регулирования выходного напряжения в сторону увеличения и уменьшения: Аи, ,+); Ди, , ), В; ток нагрузки А: относительные отклонения напряжения сети в сторону повышения и понижения а„ ;

3min-

Порядок расчета:

1. Из табл. 9.5 определяем входное напряжение (минимальное, номинальное и максимальное), ток, потребляемый стабилизатором от источника питания, 1 = Iq и коэффициент пульсации к„ . Зная эти величины, можно рассчитать выпрямитель и фильтр стабилизатора.

2. В зависимости от тока нагрузки, как указывалось выше, определяем число транзисторов, входящих в регулирующий элемент.

3. По табл. 9.6 определяем параметры и выбираем из справочника транзисторы VT1-VT3, УТу. Транзистор VT1 обычно устанавливается на теплоотводе.

4. Выбираем типы стабилитронов VD1, VD2 по напряжению U (табл. 9.6) и находим их параметры.

Таблица 9.5. Входные напряжения н токи

Таблица 9.6. Параметры транзисторов и стабилитронов

-(3...5)-10-

КЭтах 1ктах

Таблица 9.7. Соиротивления резисторов R1~R8

Uvo2/(3 ... 5) 10- U. -AU ,-Uvoi (1,5...3)кОм (3...5)10~

R3 + R + R5 = 5:R e = U. /(3... 10)-10-

и

аых + Ди, ,( + )

U. x/Ik

UV02/IO-

5. Определяем сопротивления резисторов R1 -R8 (табл. 9.7) и рассеиваемые иа них мощности PR = Ui/R = IiR.

Интегральные стабилизаторы напряжения непрерывного действия серии К142ЕН выпускаются трех типов: с регулируемым выходным напряжением К142ЕН1-4, с фиксированным вы-ходньпи напряжением К142ЕН5А, Б; с двухполяр-ным входным и выходньпк4 напряжением К142ЕН6.

Интегральные стабилизаторы с регулируемым выходным напряжением требуют подключения внешнего делителя ОС, элементов частотной коррекции и резисторов цепи защиты.

Наибольшее распространение получили маломощные стабилизаторы серии К142ЕН1,2 и стабилизаторы средней мощности К142ЕНЗ,4. Маломощные интегральные стабилизаторы целесообразно применять при выходных напряжениях от 3 до 30 В и малых токах нагрузки 0,05 ... 0,1 А. Подключение к маломощным интегральным стабилизаторам внешнего мощного регулирующего транзистора позволяет получить на выходе значительно большие токи нагрузки. Интегральные стабилизаторы средней мощности целесообразно применять при токах до 1 А.

Основные данные стабилизаторов серии К142ЕН1-4 приведены в табл. 9.8. На рис. 9.12 показана типовая схема включения интегральных стабилизаторов К142ЕН1,2 при малых токах нагрузки.

Делитель R1-R3 выбирается из условий, чтобы его ток был не менее 1,5 мА. Сопротивление резистора R3 нижнего плеча принимаем равным 1,2 кОм.

KlhZEHbZ

IS 13

е о о го-

-0 +

с помощью резистора R2 осуществляется регулировка выходного напряжения.

Приняв ток делителя равным 2 мА, находим сопротивления резисторов R1 и R2, кОм:

Ri=(U. -AU. , ,-2,4)/2;

R2 =

(AU. ,, -I- AU. ,

где U.jj-номинальное выходное напряжение; Аи, ,+ AU,j ( ,-пределы регулировки выходного напряжения в сторону повышения и понижения.

Узел защиты стабилизатора содержит резистор R4 и делитель R5, R6. Ток делителя принимаем равным 0,3 мА, а сопротивление резистора R5 равным 2 кОм. Сопротивление резистора R6, кОм, определяется по формуле

Кб = (и. х + 0.7)/0,3.

Сопротивление R4, Ом, определяется исходя из тока фабатывания защиты А: R4 0,7/1. Ток срабатывания защиты не должен превышать максимальный ток I m, указанный в табл. 9.8.

При коротком замыкании к регулирующему транзистору микросхемы будет приложено входное напряжение и на интегральной схеме будет выделяться мощность Р = lV ,. Значение этой мощности не должно превышать предельно допустимую мощность МС, указанную в табл. 9.8. С помощью конденсаторов Ci, Cj обеспечивается устойчивая работа микросхемы:

при и < 5 В С, > 0,1 мкФ; С, > 5 ... 10 мкф;

при IJ, > 5 В С2 > 100 пФ; Ci > 1 мкФ.

Входные напряжения определяются из формул

и„ , > и + Ди , + I R, + и^з„, ; U = U , /(l-a J;

U m = U.

(1 + а^ах).

где и^э^ь берется из табл. 9.8.

Максимальное входное напряжение для микросхемы К142ЕН1,2 не должно превышать значений, указанных в табл. 9.8.

Для уменьшения потерь мощности на регулирующем транзисторе и одновременно повышения коэффициента стабилизации цепь управления, включающую источник опорного напряжения, питают от отдельного параметрического

Рис. 9.12

Таблица 9.8. Параметры микросхемы с регулируемым ныходным напряжением

№

п/п

Параметр

Тип микросхемы

1 Максимальное выходное напряжение U , В

2 Минимальное входное напряжение U i , В

3 Предельные значения выходного напряжения, В

4 Максимальный ток нагрузки 1 , А

5 Потребляемый микросхемой ток, мА

6 Максимальная мощность рассеяния МС при температуре корпуса до + 80 С

1 Минимальное падение напряжения на регулирующем транзисторе микросхемы UK3rain, в

* Значения Ujmin Даны при раздельном питании регулирующего элемента (вывод 16) и цепи управления микросхемы (вывод 4).