Полупроводниковый стабилитрон

Задача (I.10).

1. В соответствие с исходными данными выбрать стабилитрон. Принципиальная схема параметрического стабилизатора представлена на рисунке I.12.

2. Выбрать балластное сопротивление R_б.

3. Уточнить балластное сопротивление по ряду Е24.

4. Рассчитать мощности на стабилитроне, на балластном сопротивлении и КПД стабилизатора.

5. Рассчитать коэффициент стабилизации.

6. Построить ВАХ стабилизатора.

7. Выполнить проверочный расчет.

Рисунок I.12. Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения

Исходные данные:

Решение.

1. Руководствуюсь исходными данными по справочнику [5] выбираем стабилитрон с . В нашем случае это стабилитрон типа КС509А со следующими паспортными данными:

2. Определяем сопротивление нагрузки:

Ток и напряжение в цепи параметрического стабилизатора:

где R_б – сопротивления балластного резистора.

Составим систему неравенств для определения балластного сопротивления:

где

Тогда

3. Уточняем по ряду сопротивлений постоянных резисторов Е24 балластное сопротивление стабилитрона:

.

4. Определяем параметры стабилизатора в соответствии с выбранным балластным сопротивлением. В номинальном режиме:

.

Мощность, потребляемая от сети питания:

Мощность, передаваемая нагрузке:

КПД параметрического стабилизатора:

5. Коэффициент стабилизации:

Выполним проверочный расчет. Для этого составляем схему замещения (рисунок I.13), заменив в принципиальной схеме стабилизатора стабилитрон на последовательно включенные .

Рисунок I.13 к задаче (I.10). Сема замещения

6. Строим ВАХ:

Рисунок I.14. ВАХ выбранного стабилитрона

По построенной ВАХ (рисунок I.14) определяем величину необходимую для определения параметров схемы замещения:

Рассчитаем :

7. Проверочный расчет.

По законам Кирхгофа составим систему уравнений.

Найдем параметры схемы замещения, при :

Составим матричное уравнение и найдем значения токов:

Решив матричное уравнение, получим:

Определяем напряжение на нагрузке при номинальном заданном входном напряжении:

Составляем уравнения по закону Кирхгофа для входного напряжения :

Составим матричное уравнение и найдем значения токов:

Решив матричное уравнение, получим:

Определяем напряжение на нагрузке при минимальном заданном входном напряжении:

Составляем уравнения по закону Кирхгофа для входного напряжения :

Составим матричное уравнение и найдем значения токов:

Решив матричное уравнение, получим:

Определяем напряжение на нагрузке при максимальном заданном входном напряжении:

Так как в результате проверочного расчета ток через стабилитрон при максимальном входном напряжении не превышает максимальное паспортное значение тока через стабилитрон и ток через стабилитрон при минимальном входном напряжении превышает минимальное паспортное значение тока через стабилитрон выбор стабилитрона и балластного сопротивления верный. Проверочный расчет окончен.

Ответ: 1) выбран стабилитрон типа КС509А;

2) выбрано

3) уточнено

4)

5)

6) построена ВАХ стабилитрона (рисунок I.14);

7) Проверочный расчет подтверждает правильность выбора стабилитрона и балластного сопротивления.