Линейный последовательный компенсационный стабилизатор напряжения непрерывного действия. Схемы, расчет online, конструкция, проектирование

Как спроектировать и рассчитать стабилизатор напряжения непрерывного действия в источнике питания. Форма для онлайн расчета. Схемотехника (10+)

Последовательный стабилизатор напряжения непрерывного действия

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Для маломощных нагрузок обычно применяются параметрические параллельные стабилизаторы напряжения. При больших токах это было бы расточительно, так как для таких стабилизаторов характерен низкий КПД. В этом случае используются последовательные компенсационные стабилизаторы. Однако без параллельных стабилизаторов нам все же не обойдись. В приводимых ниже схемах они нужны в качестве источников опорного напряжения, то есть напряжения, с которым будет сравниваться выходное, для формирования управляющего сигнала.

Простейший компенсационный стабилизатор

Принцип работы устройства прост. На базе транзистора сформировано стабильное напряжение за счет параметрического стабилизатора на резисторе R1 и стабилитроне. Транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя. Так что на его эмиттере формируется напряжение, равное напряжению на базе минус напряжение насыщения эмиттерного перехода.

Конденсатор C2 устраняет высокочастотные шумы, которые характерны для большинства стабилитронов. В качестве этого конденсатора обычно используют два конденсатора, соединенных параллельно (электролитический и керамический), чтобы обеспечить наилучшее подавление шумов.

Диоды нужны для защиты транзистора от напряжений обратной полярности при выключении питания. Если в этот момент нагрузка отключена и нет диодов, то конденсаторы C1 и C2 разряжаются быстрее, чем C3. В результате на транзисторе формируется обратные напряжения коллектор-эмиттер и база-эмиттер.

Расчет сводится к определению напряжения стабилизации стабилитрона, номинала резистора R1, мощности стабилитрона и транзистора.

[Напряжение стабилизации стабилитрона, В] = [Выходное напряжение, В] + [Напряжение насыщения база-эмиттер, В]

[Сопротивление резистора R1, Ом] = ([Минимально возможное входное напряжение, В] - [Выходное напряжение, В] - [Напряжение насыщения база-эмиттер, В]) / ([Минимальная сила тока стабилизации стабилитрона, А] + [Максимально возможный выходной ток, А] / ([Минимально возможный коэффициент передачи тока транзистора] - 1))

В расчете используется минимально возможный коэффициент, так как у транзисторов одного вида обычно довольно большой разброс значения этого параметра.

[Мощность транзистора, Вт] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] - [Выходное напряжение, В]) * [Максимально возможный выходной ток, А]

[Мощность стабилитрона, Вт] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] - [Напряжение стабилизации стабилитрона, В]) * [Напряжение стабилизации стабилитрона, В] / [Сопротивление резистора R1, Ом]

В качестве транзистора можно использовать составной транзистор по схеме Дарлингтона или Шиклаи.

Приведенная схема имеет естественное ограничение тока.

[Максимально возможный ток через транзистор, А] = ([Максимально возможное входное напряжение, В] - [Выходное напряжение, В] - [Напряжение насыщения база-эмиттер, В]) * [Максимально возможный коэффициент передачи тока транзистора] / [Сопротивление резистора R1, Ом]

Это ограничение достаточно для того, чтобы защитить схему от выгорания при замыкании на выходе, если на входе включен плавкий предохранитель. Однако длительно работать в аварийном режиме схема не может.

Основным недостатком данной схемы является то, что для нормальной работы схемы необходима довольно большая разница между входным и выходным напряжениям (несколько вольт).

Онлайн расчет

Ознакомьтесь с порядком расчета отвода тепла от силовых элементов.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.