1 .5 Расчет параметров стабилизатора
К
оэффициент
стабилизации определяется по соотношении
(3.2 в методических указаниях)
где rСТ – общее сопротивление стабилитронов,
rК – сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1,
h11 – входное сопротивление транзистора, которое определяется по входной характеристике IБ = f(UБЭ) для тока базы, определенного в предыдущих разделах.
Определяем параметры транзистора VT1.
Сопротивление rЭ = φT /IЭ = 26/170= 0,15 Ом.
При температуре 20 ОС φT ≈ 26 мВ.
Параметр h11 определяется по приращениям тока и напряжения на входной характеристике h11 = ∆UБЭ /∆IБ рис. 21. Ток базы был вычислен ранее (в примере IБ = 8 мА). Значение тока базы откладываем на оси тока базы, проводим прямую линию до пересечения с характеристикой, получаем положение рабочей точки (РТ). Строим характеристический прямоугольный треугольник так, чтобы РТ оказалась примерно в средине гипотенузы треугольника. Катеты проецируем на ось тока и напряжения. Вычисляем значения ∆UБЭ и ∆IБ.
Из построения находим, что ∆UБЭ ≈ 0,1 В, ∆IБ = 1 мА.
h11 = ∆UБЭ /∆IБ = 0,1В/1мА = 100 Ом.
Сопротивление rК определяется по коллекторным вольт-амперным характеристикам транзистора. Для этого проводим вертикальную прямую для напряжения 9 В, находится точка пересечения прямой с характеристикой тока базы, принятого в расчете. Возле этой точки строится характеристический треугольник, катеты которого проецируются на оси и находятся значения приращения тока и напряжения ∆UКЭ и ∆IК. Вычисляется сопротивление rК. Построения показаны на рис. 21 и рис. 13.
Из построения определяем ∆UКЭ = 10 В, ∆IК ≈ 20 мА.
rК = ∆UКЭ /∆IК = 10 В/12 мА = 0,83 кОм.
Коэффициент В определяется аналогичным способом В = ∆IК/∆IБ.
На рисунке 6 ∆IК ≈ 10 мА (показано стрелкой на сечении), ∆IБ = 0,4 мА.
Получаем В ≈ 25.
РТ
830 Ом
10 В
∙
∙
= 83,64
(31 + 100) Ом
20 В
=
26
Выходное сопротивление стабилизатора
RВЫХ = rЭ + (rСТ + rб )/(1 + B) (3.3 в методических указаниях)
Сопротивление rб = h11 – rЭ (1 + B) = 100 – 0,15*26 = 97,4 Ом.
RВЫХ = 0,1 + (31 + 97,4)/26 = 4,96 Ом.
1.6 Защита нагрузки от перенапряжения
В случае выхода транзистора VT1 из строя на нагрузку попадает полное напряжение питания, что может вывести нагрузку из строя. Необходима схема защиты нагрузки от возможного перенапряжения. В таких случаях используются быстродействующие электронные схемы защиты (рисунок 6).
Состоит из тиристора VS5, стабилитрона VD4 и двух резисторов. В исходном состоянии тиристор VS5 закрыт, его управляющий вход подключен к катоду через сопротивление R2. Стабилитрон VD4 также закрыт его напряжение включения на 10% больше напряжения нагрузки. Как только напряжение на нагрузке увеличивается по каким-либо причинам, стабилитрон VD4 открывается, открывается тиристор и закорачивает выходную цепь стабилизатора. После этого сгорает плавкий предохранитель FU.
Стабилитрон VD4 выбирается на напряжение включения на 10% больше напряжения нагрузки. Сопротивление R2 ограничивает ток стабилитрона на уровне 5 – 10 мА. Из таблицы 2 выберем стабилитрон КС213Б. А также выберем резистор с сопротивлением 7В/5мА=1,4 кОм. Мощность рассеяния на резисторе равен 35мВт, тип.
VT1
R5
FU
R3
VD8
VD7
VD6
VD4
R4
Ст
С1
RH
+ С2
+
R2
UИ
VS5
Рисунок 7. Схема защиты и индикации
Сопротивление R3 ограничивает ток анода тиристора. Выбираем его исходя из допустимого тока тиристора, который равен 670 Ом.