Методика расчета параметрического стабилизатора напряжения с биполярным транзистором

Схема однокаскадного параметрического стабилизатора напряжения постоянного тока с биполярным транзистором, построенного по принципу деления напряжения, показана на рис. 4.15.

• 1. Выбирают тип стабилитрона VD1 (см. расчет однокаскадных параметрических стабилизаторов напряжения постоянного тока).
• 2. Уточняют выходное напряжение t/_BbIX стабилизатора:

3. Определяют минимальное значение входного напряжения стабилизатора:

где U_{K3l m}i_n - минимальное напряжение коллектор - эмиттер транзистора VT1, U_Bxml - переменная составляющая входного напряжения, U_Rlmax - максимальное напряжение на резисторе R1, приближенно равное максимальному напряжению на стабилитроне VD 2. Для германиевых транзисторов U_K3lmin можно принять равным 2 ... 3 В, а для кремниевых транзисторов - 3 ... 5 В.

Стабилитрон VD 2 выбирают на возможно меньшее напряжение, приближенно равное 3 ... 5 В. Это необходимо для уменьшения входного напряжения ПСН. Из справочных данных определяют следующие параметры стабилитрона U_{cr2 min}, U_{ct2 тах}, I_min, 1_тах и r_CT.

Амплитуда первой гармоники переменной составляющей входного напряжения ПСН приближенно равна:

Номинальное и максимальное значения входного напряжения ПСН

равны:

• 4. Определяют сопротивление резистора R1 по формуле Rri ^ Uс?2 min/(Jwmax 4" ^cti min)- Значение I_CTi min должно оыть оольше минимального тока выбранного стабилитрона.
• 5. Определяют максимальный ток /_{к1 тах} коллектора транзистора VT1

а так же максимальное напряжение U_K3l тах коллектор-эмиттер транзистора VT1

Максимальную мощность Р_к1, рассеиваемую на транзисторе VT 1, вычисляют по формуле:

По значениям U_K3lmax, 1_ктах ^и Л<1 выбирают транзистор VT1. Для этого типа транзистора из справочной литературы определяют минимальное и максимальное значения коэффициента усиления по току в схеме с общим эмиттером h_2l3Tnin и h_21этах.

Максимально допустимую мощность Р_{к1 тах}, рассеиваемую транзистором VT 1 без теплоотвода, вычисляют по формуле:

где Т_пертах - максимальная температура коллекторного перехода; R_m - тепловое сопротивление р-n переход - окружающая среда. Затем проверяют выполнение неравенства Р_к1 < P_Ki_max.

Максимальный ток /_б1 базы транзистора VT1 вычисляют по формуле:

6. Определяют сопротивление резистора R2 по формуле:

Значение 1^2 min должно быть больше минимального тока стабилитрона VD2.

7. Максимальные значения ТОКОВ 1_СТ2тах ^и ^climax вычисляют по формулам:

Естественно, что полученные значения максимальных токов должны быть меньше предельных токов, указанных в справочных данных для выбранных стабилитронов.

• 8. Определяют значение сопротивления гасящего резистора R_r и коэффициент стабилизации выходного напряжения по входному напряжению Кц.
• 9. Внутреннее сопротивление проектируемого стабилизатора определяют так же, как и для ПСН, построенного по схеме, приведенной на рис. 4.7, б.
• 10. Значение амплитуды U_Bblxml первой гармоники переменной составляющей выходного напряжения рассчитывают из следующего выражения:

11. Коэффициент полезного действия т] параметрического стабилизатора напряжения находят по формуле:

где

12. Затем определяют максимальный ток I_0max» потребляемый ПСН,