Расчет элементов двухполярного источника стабилизированного напряжения ± 15В

Практическая работа. Выбор, обоснование и расчет схемы двухполярного источника стабилизированного напряжения ± 15 В

2.1 Анализ схемотехники двухполярных источников стабилизированного напряжения

Основные параметры стабилизаторов

Наиболее важными электрическими параметрами стабилизаторов напряжения являются:

1. коэффициент стабилизации:

[pic 1]

где Uвх, Uвых –  входное и выходное напряжения;

∆Uвых –  приращение выходного напряжения обусловленное изменение напряжения на входе ∆Uвх.

В общем случае коэффициентом стабилизации напряжения называют частное от деления  относительного  изменения напряжения на входе  на относительное изменение напряжения на выходе стабилизатора.

Различают интегральный и дифференциальный коэффициенты стабилизации. Интегральный  Кст  определяет  стабилизацию  в  заданном  диапазоне  изменения   дестабилизирующего   фактора (входного  напряжения) (рисунок 2.1), дифференциальный Кст − в бесконечно малом диапазоне изменения этой величины.

Рис. 2.1.7 Зависимость выходного напряжения от выходного

   Практическое значение имеет интегральный Кст:

[pic 2]

[pic 3]

где    − коэффициент передачи напряжения в номинальном режиме;[pic 4]

1. коэффициент нестабильности по напряжению:

[pic 5]

KнU определяется как отношение производной выходного напряжения по входному напряжению к выходному напряжению;

1. коэффициент нестабильности по току:

[pic 6]

KнI определяется как относительное изменение выходного напряжения при изменении выходного тока в заданном интервале значений;

1. выходное сопротивление:

[pic 7]

Выходным сопротивлением стабилизатора называется отношение изменения напряжения на выходе стабилизатора к вызвавшему его изменению тока нагрузки при постоянном входном напряжении;

   5)  коэффициент подавления (сглаживания) пульсаций – отношение напряжения пульсаций на входе стабилизатора к напряжению пульсаций на его выходе.

Для некоторых стабилизаторов коэффициент подавления пульсаций примерно равен коэффициенту стабилизации напряжения;

6)  коэффициент полезного действия КПД определяется как отношение мощности, отдаваемой стабилизатором в нагрузку к мощности, потребляемой самим стабилизатором.

Так как стабилизаторы параметрического типа являются наиболее просты в эксплуатации, из-за более высокой надежности и КПД, то в дальнейшем будут рассматриваться только схемотехнические решения стабилизаторов данного типа.

Рис. 2.1.8. Стабилизатор на транзисторах

По сути, схема представляет собой параметрический стабилизатор напряжения с двумя плечами, положительным и отрицательным для получения двухполярного напряжения на выходе. В качестве источника опорного напряжения используются стабилитроны - от их напряжения стабилизации и будет зависеть выходное напряжение. На схеме указаны стабилитроны 1N4744A, рассчитанные на 15В, однако вместо можно ставить и другие, в зависимости от необходимого напряжения на выходе. При значительном отклонении необходимого напряжения от 15В, необходимо пересчитать номинал резисторов R1 и R2 так, чтобы ток через стабилитрон оставался на нужном для него уровне. Силовыми элементами на схеме выступают транзисторы TIP41C и TIP42C, обратите внимание, что они имеют разную структуру, так как находятся в отрицательном и положительном плечах схемы соответственно.