интегральных СН

Расчет стабилизаторов напряжения, выполненных на базе

Интегральные стабилизаторы функционально являются практически законченными устройствами. Поэтому расчет СН на их основе сводится к выбору МС с параметрами, удовлетворяющими исходным данным, и проверке ее электрического режима на соответствие техническим условиям. Применение универсальных интегральных СН требует также определения величин сопротивлений делителя, обеспечивающих заданное выходное напряжение. Для схем с повышенной нагрузочной способностью дополнительно проводится расчет силовой цепи.

Исходными данными для расчета являются: номинальные выходные напряжение () и ток (); ; ; относительные отклонения входного напряжения от номинального в сторону уменьшения:

и увеличения:

,

температура окружающей среды ().

На основе исходных данных выбираем тип МС, используя формулу (1.2) и справочник или табл.П1.1. В зависимости от соотношения тока нагрузки и определяем схему включения МС. При СН строим по типовой схеме рис.1.1, в противном случае используем схему с умощняющим транзистором (рис.1.2.)

Определим минимальное, номинальное и максимальное напряжения на входе стабилизатора: ; ; .

, (1.3)

где амплитуда пульсаций на входе СН

.

Если используется умощняющий транзистор, следует учесть, что напряжение на выходе МС должно быть больше на величину транзистора (~0,7 В).

Номинальное и максимальное напряжения на входе СН определяются из выражений:

; . (1.4)

В режиме холостого хода минимальное и максимальное напряжения на входе найдем как

(1.5)

где величину выходного сопротивления источника входного напряжения можно оценить как

. (1.6)

Значения ; ; ; определяют границы рабочей области на выходных характеристиках силового транзистора.

Мощность, рассеиваемая МС:

, (1.7)

где - слагаемое, учитывающее мощность, рассеиваемую силовыми транзисторами МС:

. (1.8)

Второе слагаемое в (1.7) учитывает мощность, потребляемую остальными цепями МС. Расчетные величины и должны быть меньше предельных значений, указанных в справочнике.

Если МС не проходит по току или мощности, необходимо увеличить ее нагрузочную способность. Усиливающий мощность транзистор выбирается из справочника исходя из следующих условий:

; ; ; (1.9)

Если не удается подобрать транзистор по мощности или току, необходимо применить параллельное включение транзисторов (рис.1.3).

Сопротивление симметрирующих резисторов определяется из выражения

,

где - число транзисторов, включенных параллельно.

При этом необходимо увеличить на величину падения напряжения на и пересчитать и .

При больших токах нагрузки может не выполняться последнее из условий (1.9) из-за малых значений мощных транзисторов. В этом случае силовая цепь СН строится по схеме составного транзистора (рис.1.4).

Количество используемых транзисторов должно быть таким, чтобы ток базы составного транзистора был бы в 3…5 раз меньше . Резистор в схеме рис.1.4 обеспечивает нормальный режим по току VT2 при малых токах нагрузки и повышенной .

Минимальный и максимальный токи базы VT1:

; . (1.10)

Ток через резистор должен быть такой, чтобы выполнялось неравенство

,

где - обратный ток коллектора VT1 при максимальной температуре коллекторного перехода. Если больше , то можно не ставить.

Определяем ток :

(1.11)

и берем

. (1.12)

Максимальные значения и :

; ; (1.13)

.

По этим значениям выбираем из справочника или табл.П1.2 VT2. Находим максимальный ток базы VT2:

. (1.14)

Если , то следует увеличить число транзисторов, входящих в составной, еще на один.

Предельная мощность, которую может рассеять мощный транзистор без радиатора, составляет 1¸2 Вт, что обычно недостаточно для силового транзистора СН. Площадь радиатора дополнительного теплоотвода, если он необходим, может быть определена как

, (2.15)

где - максимальная температура перехода транзистора; - тепловое сопротивление переход-корпус; - тепловое сопротивление корпус-радиатор; - коэффициент теплоотдачи радиатора, равный Вт/(см²×°С) для черненого ребристого радиатора из алюминия. Значения и указаны в справочниках, а обычно лежит в диапазоне °С/Вт.

Расчет сопротивлений делителя и выполняют на основе соотношения (1.1). Согласно техническим условиям на МС ток через делитель должен быть не менее 1,5 мА. Обычно его выбирают в пределах мА. Величину следует брать равной 1,5 В для К142ЕН1, ЕН2 и 2,6 В – для К142ЕН3, ЕН4.

Вариант 1 Рассчитать стабилизатор U0=4 В I0=2,5 А Rвых=0,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 2 Рассчитать стабилизатор U0=6 В I0=2,5 А Rвых=0,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 3 Рассчитать стабилизатор U0=10 В I0=2,5 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 4 Рассчитать стабилизатор U0=12 В I0=2,5 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02
Вариант 5 Рассчитать стабилизатор U0=15 В I0=2,5 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 6 Рассчитать стабилизатор U0=4 В I0=1,8 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 7 Рассчитать стабилизатор U0=6 В I0=1,8 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 8 Рассчитать стабилизатор U0=10 В I0=1,8 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02
Вариант 9 Рассчитать стабилизатор U0=12 В I0=1,8 А Rвых=2 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 10 Рассчитать стабилизатор U0=15 В I0=1,8 А Rвых=2 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 11 Рассчитать стабилизатор U0=4 В I0=1,2 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 12 Рассчитать стабилизатор U0=6 В I0=1,2 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02
Вариант 13 Рассчитать стабилизатор U0=10 В I0=1,2 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 14 Рассчитать стабилизатор U0=12 В I0=1,2 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 15 Рассчитать стабилизатор U0=15 В I0=1,2 А Rвых=2 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 16 Рассчитать стабилизатор U0=4 В I0=0,8 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02
Вариант 17 Рассчитать стабилизатор U0=6 В I0=0,8 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 18 Рассчитать стабилизатор U0=10 В I0=0,8 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 19 Рассчитать стабилизатор U0=12 В I0=0,8 А Rвых=2 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 20 Рассчитать стабилизатор U0=15 В I0=0,8 А Rвых=2 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02
Вариант 21 Рассчитать стабилизатор U0=4 В I0=0,5 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 22 Рассчитать стабилизатор U0=6 В I0=0,5 А Rвых=1 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 23 Рассчитать стабилизатор U0=10 В I0=0,5 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02	Вариант 24 Рассчитать стабилизатор U0=12 В I0=0,5 А Rвых=1,5 Ом Токр=40о С Отклонения входного напряжения от номинального ±10% 0,02