Задача №6

Условие

Рассчитать схемы параметрических стабилизаторов напряжения (без термокомпенсации и с термокомпенсацией) по исходным данным, приведенным в таблице 1. Составить принципиальную схему, пояснить ее работу и назначение элементов. Выбрать тип стабилитрона; определить количество диодов, необходимых для термокомпенсации, а также их тип.

Таблица 1 — Данные для расчета параметрического стабилизатора

Номинальное выходное напряжение	Ток нагрузки	Изменение тока нагрузки	Относительное изменение входного напряжения	Коэффициент стабилизации не менее	Пределы изменения температуры окружающей среды, 0C
					-20…+50

Решение

1. Проведем расчет параметрического стабилизатора напряжения без термокомпенсации.

Изобразим схему однокаскадного параметрического стабилизатора напряжения без термокомпенсации на рисунке 2.

Рисунок 2 — Схема однокаскадного параметрического стабилизатора напряжения

В данной схеме .

Выбираем стабилитрон типа КС551А, у которого номинальное напряжение стабилизации номинальный и максимальный токи стабилизации ; ; динамическое сопротивление

Зададимся величиной расчетного коэффициента , лежащего в пределах 1,4… 2. Примем для расчета

При этом необходимое входное напряжение определяется по формуле

Определим сопротивление ограничивающего резистора, принимая

Исходя из заданного сопротивления, выберем резистор типа 3329H-1-152 LF номиналом 1,5 кОм.

Определим токи, протекающие через стабилитрон

где

Для подтверждения правильности расчетов должно выполняться 2 условия: . В нашем случае эти условия выполняются.

Определим коэффициент стабилизации напряжения

Выходное сопротивление стабилитрона

2. Проведем расчет параметрического стабилизатора напряжения с термокомпенсацией.

Изобразим схему однокаскадного стабилизатора напряжения с термокомпенсацией на рисунке 3.

Рисунок 3 — Схема однокаскадного стабилизатора напряжения с термокомпенсацией

С учетом падения напряжения на компенсирующих диодах выбираем стабилитрон типа 2С551А, у которого температурный коэффициент напряжения ТКН, .

Зададимся величиной расчетного коэффициента , лежащего в пределах 1,4… 2. Примем для расчета

При этом необходимое входное напряжение определяется по формуле

Определим сопротивление ограничивающего резистора, принимая

Исходя из заданного сопротивления, выберем резистор типа 3329H-1-152 LF номиналом 1,5 кОм.

Определим токи, протекающие через стабилитрон

где

Для подтверждения правильности расчетов должно выполняться 2 условия: . В нашем случае эти условия выполняются.

Выберем тип компенсирующих диодов. Подходят диоды типа 2Д 107Б, у которых ; прямое напряжение динамическое сопротивление в прямом направлении .

Определим необходимое количество компенсирующих диодов при

Выбираем

Определим выходное напряжение стабилизатора и общее динамическое сопротивление стабилитрона и диодов

Выходное сопротивление стабилизатора

Определим коэффициент стабилизации

Выводы

Рассмотрели принцип действия и особенности автотрансформаторов и определили сферу их использования.

Провели расчет параметрических стабилизаторов напряжений с учетом термокомпенсации и без учета ее, подобрали необходимые элементы. Выяснили, что при учете термокомпенсации коэффициент стабилизации существенно ниже.