7. Расчет параметров стабилизатора

Коэффициент стабилизации определяется по соотношении (3.2 в методических указаниях)

где r_СТ – общее сопротивление стабилитронов,

r_К– сопротивление коллекторной цепи транзистора VT1,

h₁₁ – входное сопротивление транзистора, которое определяется по входной характеристике I_Б = f(U_БЭ) для тока базы, определенного в предыдущих разделах.

Определяем параметры транзистора VT1.

Параметр h₁₁ определяется по приращениям тока и напряжения на входной характеристике h₁₁ = ∆U_БЭ /∆I_Б.Ток базы был вычислен ранее (в примере I_Б = 1,2 мА). Значение тока базы откладываем на оси тока базы, проводим прямую линию до пересечения с характеристикой, получаем положение рабочей точки (РТ). Строим характеристический прямоугольный треугольник так, чтобы РТ оказалась примерно в средине гипотенузы треугольника. Катеты проецируем на ось тока и напряжения. Вычисляем значения ∆U_БЭ и ∆I_Б.

Из построения находим, что ∆U_БЭ≈ 0,05 В, ∆I_Б = 0,6 мА.

h₁₁ = ∆U_БЭ /∆I_Б =0,05В / 0,6 мА = 83 Ом.

Сопротивление r_К определяется по коллекторным вольт - амперным характеристикам транзистора. Для этого проводим вертикальную прямую для напряжения 7 В, находится точка пересечения прямой с характеристикой токабазы, принятого в расчете. Возле этой точки строится характеристический треугольник, катеты которого проецируются на оси и находятся значения приращения тока и напряжения ∆U_КЭ и ∆I_К. Вычисляется сопротивление r_К. Построения показаны на рис. 6.

Из построения определяем∆U_КЭ = 10 В, ∆I_К ≈ 7,5 мА.

r_К = ∆U_КЭ /∆I_К = 10 В / 7,5 мА = 1,22 кОм.

Коэффициент В определяется аналогичным способом В = ∆I_К/∆I_Б.

На рисунке 6 ∆I_К ≈ 15 мА (показано стрелкой на сечении), ∆I_Б = 0,3 мА.

Получаем В ≈ 50.

ΔI_Б = 0,3мА мА

1220 Ом

10В

∙

∙

= 317 Ом

=

(31 + 83) Ом

25 В

51

Выходное сопротивление стабилизатора

R_ВЫХ = r_Э + (r_СТ + r_б )/(1 + B) (3.3 в методических указаниях)

Сопротивление r_б = h₁₁ – r_Э (1 + B) = 83 – 0,52*51 = 56,48 Ом.

R_ВЫХ = 0,52 + (31 + 56,48) / 51 = 2,24 Ом.

8. Защита стабилизатора по току

В случае уменьшения сопротивления нагрузки увеличивается ток вплоть до короткого замыкания. В этом случае силовой транзистор VT1 может сгореть. В таких ситуациях необходима защита стабилизатора по току.

Включим в токовую цепь нагрузки специальное сопротивление R_T, выполняющего роль преобразователя тока в напряжение. При протекании по сопротивлению тока выделяется напряжение с полярностью, указанной на рис. 9. Это напряжение воздействует на вход транзистора VT3. При заданном токе транзистор открывается и берет на себя часть тока базы транзистора VT1. Последний закрывается и ограничивает ток коллектора. При максимальном токе нагрузки транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора.

Примем, что защита должна включиться, если ток превышает двойной максимальный ток нагрузки. Примем транзистор VT3 германиевый n-p-n типа. Напряжение открывания у такого транзистора составляет 0,3В. (0.3 I_Нmax = 0,15A). Вычисляем величину сопротивления R_T.

R_T = 0,3 В/0,15 А = 2 Ом. Выбираем меньшее номинальное значение Выбираем меньшее номинальное значение 1,9 Ом. Вычисляется мощность рассеяния на резисторе и его тип.

Транзистор VT3 можно выбрать любой германиевый n-p-n типа.