Расчёт линейного стабилизатора напряжения

Рисунок 3.4 – Схема электрическая – принципиальная компенсационного стабилизатора напряжения

 

Выберем регулирующие транзисторы VT1-VT2

 

Наименование	Структура	Uкэ	Iк	Uкэнас	Uбэнас
КТ827В	n-p-n						10*10^6	0.65
КТ815В	n-p-n		1.5	2.5			3*10^6

 

где – Iк1 – максимальное значение тока коллектора, А;

– Uкэ – максимально-допустимое напряжение коллектор-эммитер, В;

– Uкэнас – напряжение коллектор-эммитер насыщения, В;

– Uбэнас – прямое напряжение на переходе база-эммитер, В;

– - минимальный коэффициент передачи по току;

– fгp – частота единичного усиления транзистора, МГц;

- – тепловое сопротивление переход-корпус, °С / Вт.

Должны выполняться условия:

 

 

 

Т.к. у большинства стабилитронов величина максимального рабочего тока составляет I_смах" 50 мА,то требуемый коэффициент передачи по току Р_общ должен быть:

 

 

 

Ток базы транзистора VT1 определим по формуле:

 

 

Ток базы транзистора VT2 определим по формуле:

 

 

Сопротивление резистора R1, ограничивающего ток базы VT2 в случае минимального входного и максимального выходного напряжения, можно найти из формулы:

 

 

где так как транзистор кремниевый. Приводим сопротивление к стандартному ряду Е24

Мощность, рассеиваемая резистором R1, определяется по формуле:

 

 

Приводим мощность к стандартному ряду Е24

Выберем резистор из справочника

МЛТ 2 Вт 240 Ом +-5% E24

Ток коллектора транзистора VT3 найдем из условия:

Выбор транзистора VT3 из справочника [4, 6,1, 11] осуществляется таким образом, чтобы .Данные выбранного транзистора приводятся в виде таблицы:

 

Наименование	Структура	Uкэ	Iк	Uкэнас	Uбэнас
3КТ315А	n-p-n		100*10^-3	0.4	1.1		100*10^6

 

где – Iк1 – максимальное значение тока коллектора, А;

– Uкэ – максимально-допустимое напряжение коллектор-эммитер, В;

– Uкэнас – напряжение коллектор-эммитер насыщения, В;

– Uбэнас – прямое напряжение на переходе база-эммитер, В;

– - минимальный коэффициент передачи по току;

– fгp – частота единичного усиления транзистора, МГц;

- – тепловое сопротивление переход-корпус, °С / Вт.

 

При выборе стабилитрона VD1 из справочника [5, 11] необходимо, чтобы

 

 

 

 

Наименование стабилитрона	Uст	Icтmin	Icтmax	rст
VDD815B	8.2	0,05	0,95

 

где:

– U_CT – напряжение стабилизации, В;

– Icrmin – минимальный ток стабилизации, мА;

– Ictmax – максимальный ток стабилизации, мА;

- г_ст – динамическое сопротивление стабилитрона, Ом.

Сопротивление резистора R2 определим из выражения:

 

 

Полученное значение сопротивления резистора R2 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее меньшее значение.

Максимальный ток резистора R2:

 

 

Мощность, рассеиваемая на резисторе R2, определяется по формуле:

 

 

Приводим мощность к стандартному ряду Е24

Выберем резистор из справочника МЛТ 2 Вт 28 Ом +-5% E24

Ток базы транзистора VT3 определяется из условия:

 

 

Примем ток делителя R3-R5 на порядок больше тока базы VT3:

 

 

Определим суммарное сопротивление резисторов R4 и R5 по формуле:

 

 

Сопротивление резистора R3:

 

Полученное значение сопротивления резистора R3 приводим к стандартному ряду Е24

Общее сопротивление делителя:

 

 

Максимальный ток делителя определяется из выражения:

 

 

Сопротивление резистора R5 при условии протекания максимального тока делителя определяется как:

 

 

Полученное значение сопротивления резистора R5 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее меньшее значение:

Сопротивление резистора R4 определим из выражения:

 

 

Полученное значение R4 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее большее значение:

Далее пересчитываем максимальный ток делителя с учетом значений сопротивлений резисторов R3, R4, R5, выбранных из стандартного ряда Е24:

 

 

 

 

Мощность, рассеиваемая каждым резистором делителя, определяется из выражения:

 

 

 

 

Из справочника [9, 11] выбираем стандартные резисторы исходя из условия : .

Выберем резистор из справочника

BC 5Вт 56Ом +-5% Е24

Выберем резистор из справочника

ПЭВР С5–36В 15Вт 160 Ом +-5% Е24

Выберем резистор из справочника

МЛТ 0,125 Вт 275 Ом +-5% Е24

Конденсатор С1 служит для улучшения динамических показателей стабилизатора. Значение его ёмкости можно определить по формуле:

 

где - частота единичного усиления регулирующего транзистора VT1. Далее из справочника [9, 11] выбираем конденсатор С1 таким образом, чтобы

Данным условиям соответствует конденсатор

КМ-5 70В 47*10^-9Ф

Вычислим коэффициент деления резистивного делителя R3, R4, R5 – а:

 

 

Динамическое входное сопротивление r_ех3дин определяется по входной характеристике транзистора VT3 для схемы с ОЭ по формуле:

 

 

Коэффициент усиления по напряжению для транзистора VT3 определяется из выражения:

 

 

Коэффициент стабилизации, полученный в результате расчета и выбора элементов стабилизатора, определяется по формуле:

 

Пульсацию входного напряжения стабилизатора можно определить из выражения:

 

 

Условием выполнения проверки является: