10. Блок питания. Расчет стабилизатора
Расчет стабилизатора
Для получения более постоянного напряжения на нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения Uн и максимального тока нагрузки Iн. Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем - выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.
1. Определяют необходимое для работы стабилизатора входное напряжение (Uвып) при заданном выходном (Uн):
Uвып = Uн + 3,
Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения Uвып.
2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:
Рmах = 1,3 (Uвып - Uн) Iн,
3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Рmax, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором - больше Uвып, а максимально допустимый ток коллектора - больше Iн.
4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:
Iб.макс = Iн / h21Э min,
где: h21Эmin - минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора..
5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы Iб max.
6. Подсчитывают сопротивление резистора R1:
R1 = (Uвып - Uст) / (Iб max + Iст min),
Здесь R1 - сопротивление резистора R1, Ом;
Uст - напряжение стабилизации стабилитрона, В;
Iб.max - вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА;
Iст.min - минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3...5 мА). .
7. Определяют мощность рассеяния резистора R1:
PR1 = (Uвып - Uст)2 / R1,
Может случиться, что маломощный стабилитрон не подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон значительно большей мощности - такое случается при больших токах потребления и использовании транзистора с малым коэффициентом h21Э. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор V7 малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно в h21Э раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.
В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.
010_1.gif
010_2.gif
