4. Расчет стабилизатора
Сначала определяется максимальный ток базы выбранного транзистора:
Iб max = Imax / h21Э min
h21Э min - это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника. Если там указаны пределы этого параметра - что то типа 30…40, то берется самый меньший. В справочнике только одно число - 25, его будем использовать в расчете.
Iб max = 1/25 = 0.04 А (или 40 мА).
Далее будем выбирать стабилитрон.
Выбираем его по двум параметрам - напряжению стабилизации и току стабилизации.
Напряжение
стабилизации должно быть равно
максимальному выходному напряжению
блока питания, то есть 9 вольтам, а ток
- не менее 40 мА, то е
сть
тому, что мы посчитали.
По напряжению нам подходит стабилитрон 2С112В. Но вот ток стабилизации… 5 мА не подходит. Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор (смотрим рисунок). Добавили в схему транзистор VT2. Эта операция позволяет снизить
Рис. 4.1. Пример схемы стабилизации
нагрузку на стабилитрон в h 21Э раз. h21Э, того транзистора, который только что добавили в схему. Выбираем КТ315. Его минимальный h 21Э равен 30, то есть можно уменьшить ток до 40/30 = 1.33 мА, что вполне подходит.
Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.
Rб = (Uвх - Uст)/(Iб max + Iст min)
где Uст - напряжение стабилизации стабилитрона, Iст min - ток стабилизации стабилитрона.
Rб = (11-9)/((1.33+5)/1000) = 310 Ом.
Определим мощность этого резистора
Prб = (Uвх-Uст) 2/Rб.
То есть
Prб = (11-9)2/310 = 0,01 Вт.
Таким образом, из исходных данных - выходного напряжения и тока, получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.
5. Выпрямитель
Учитывая то, что известно, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор - 11 вольт, вычисляем напряжение
Рис. 5.1. Схема выпрямителя
на вторичной обмотке трансформатора. Для этого рассмотрим схему с конца. После конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 11 вольт.
Трансформатор рассчитан для выходного напряжения стабилизатора 9 В.
Определим емкость конденсатора фильтра по эмпирической формуле.
Cф = 3200 Iн / Uн Kн
где Iн - максимальный ток нагрузки, Uн - напряжение на нагрузке, Kн - коэффициент пульсаций.
В нашем случае Iн = 1 Ампер, Uн = 9 вольтам, Kн = 0,01.
Cф = 3200 * 1/9 * 0,01 = 35000 мкФ.
Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, можно уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз и меньше. Выбираем - 2000 мкФ и это будет вполне достаточно. Выбираем выпрямительные диоды или диодный мост. Для этого надо знать два основных параметра - максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается:
Uобр max = 2Uн, то есть Uобр max = 2 * 11 = 22 В
Максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку. Выбираем в справочнике диод КД 208А, у которого:
I пр, ср max = 1,5 А;
Uобр max = 100 В;
Таким образом, для диодного моста применим 4 диода – КД 208 А.
В качестве стабилизатора (стабилитрона и транзисторной системы) можно использовать интегральный стабилизатор из серии КРЕН, примеры характеристик некоторых из них приведены в таблице.
Наименование |
Напряжение стабилизации |
Ток максимальный |
КРЕН 5А |
+5В |
3,0 А |
КРЕН 5Б |
+6В |
3,0 А |
КРЕН 5В |
+5В |
2,0 А |
КРЕН 5Г |
+6В |
2,0 А |
КРЕН 8А |
+9В |
1,5 А |
КРЕН 8Б |
+12В |
1,5 А |
КРЕН 8В |
+15В |
1,5 А |
Стабилизаторы этой серии представляют собой интегральную сборку с тремя выводами: вход, общий и выход (представлено на рис. 5.3.)
Рис. 5.2. Пример включения интегрального стабилизатора (LM109H)
Рис. 5.3. Общий вид стабилизатора и его типовая схема подключения
Варианты выполнения лабораторной работы:
№ варианта |
Напряжение стабилизации Uст , В |
Ток нагрузки Iст , А |
1 |
5 |
1 |
2 |
5 |
3 |
3 |
6 |
2 |
4 |
6 |
3 |
5 |
9 |
1 |
6 |
9 |
2 |
7 |
12 |
1 |
8 |
12 |
3 |
9 |
15 |
1 |
10 |
15 |
3 |