При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза-

торов обычно задаются следующие данные:

Исходные данные: (пример дан в скобках)

1. Номинальная величина выходного напряжения UВЫХ (UВЫХ=8В) и допуски на разброс выходного напряжения в сторону уменьшения и увеличения( При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru UВЫХ.m, При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru UВЫХ.м ). Причем допуск может быть несимметричным и симметричным ( При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru UВЫХm= 1В).

2. Максимальный и минимальный токи нагрузки (IНм=5мА, I­Нm=3мА) стабилизатора.

3. Допустимое относительное изменение среднего значения входного напряжения ЕВХ ненагруженного выпрямителя в сторону уменьшения (аm) и увеличения (ам)

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (12)

4. Относительная амплитуда напряжения (коэффициент) пульсаций входного напряжения

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (13)

где UП – амплитуда напряжения пульсаций входного напряжения.

5. Максимально допустимая относительная нестабильность выходного напря-

жения при изменении тока от IНм до IНm

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru . Вместо При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru может задаться RВЫХ

стабилизатора.

6. Максимально допустимая относительная нестабильность выходного напряжения при изменении входного При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru ( При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru = ±0.3%, “±” означает, что указано изменение в сторону увеличения или уменьшения входного напряжения от номинального значения). Вместо При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru может задаваться коэффициент стабилизации КСТ.

7. Максимально допустимая относительная амплитуда пульсаций входного напряжения (коэффициент пульсаций При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru ( При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru ≤0,3%)).

8. Номинальная (TC= +200C), минимальная (TCm= -100C) и максимальная (TCм= +500C) рабочая температура среды.

9.Максимально допустимая относительная температурная стабильность выходного напряжения ∆UВЫХ.T при изменении температуры на ∆TСm= TC - TCm и ∆TСм= TCм - TC (∆UВЫХ.T= ±2.5%). Вместо ∆UВЫХ.T может задаваться температурный коэффициент напряжения стабилизатора.

Необходимо: рассчитать величину номинального значения входного напряжения ЕВХ, величину сопротивления Rг, определить необходимые для расчета выпрямителя максимальный ток I­ВХм, максимальную мощность PВХм, к.п.д. (η) в номинальном и максимальном режимах, а также обеспечить такой ток выбранных стабилитронов, а соответственно и мощность рассеяния, чтобы их величины не превосходили допустимых по ТУ с соответствующим коэффициентом запаса.

3.1.1 Расчет однокаскадной схемы производим в следующей последовательности:

1. Выбираем тип и количество стабилитронов – один или несколько последовательно – и находим из справочных данных номинальное значение напряжения UСТ.НОМ и допустимый разброс ∆UСТ.НОМ. . В определенных случаях задаются UСТm ­ и UСТм. Тогда При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (14)

Для выбранного в качестве примера Д814А (UСТ.НОМ= 7,75В, ∆UСТ.НОМ= ±0,75В, UСТm= 7,75 – 0,75= 7В, UСТм= 7,75 + 0,75= 8,5В). При заданном UВЫХ= 8В получаем ∆UВЫХm=1В, ∆UВЫХм=0,5В, что удовлетворяет заданным требованиям.

2. Находим среднее значение требуемого выходного сопротивления стабилизатора

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru Ом (15)

∆UВЫХi относится к 0,5 диапазона по току ∆IН.

3. Выбираем IСТm, при котором суммарное дифференциальное сопротивление было бы меньше RВЫХ. Из справочных и опытных данных находим:

а) R~ , указанное в технических условиях (при IСТм= 5мА, R~≤ 6 Ом);

б) по формуле (6) или из справочных данных определяем gСТ

для UСТм : gСТ= 2+1,25(8,5-6)=5,1 мВ/0С;

в) по формуле (4) определяя из справочных или опытных данных значения теплового со-

противления, определяем Rt ( в нашем примере Rt @ 0,15 0С/мВт, т.е.

Rt = 8,5·0,15·5,1= 6,5 Ом );

г) определяем по (5) полное дифференциальное сопротивление R

R= 6+6,5= 12,5 Ом , т.е. оно меньше RВЫХ (16 Ом). Если R > RВЫХ , то используется каскадное соединение ПС При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru , а При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru для двухкаскадного ПС. Для трехкаскадного При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru и т.д. Проверка ΔUВЫХi производится, если эта величина задана как одна из характеристик ПС.

4. Находим среднее значение допустимого коэффициента стабилизации

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (16)

где В – наибольшая из разностей (ам – 1) или (аm – 1). Для рассматриваемого

примера

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

5. Определяем максимальный коэффициент стабилизации:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru , (17)

где Аm= аm – аПВХ m= 0,9 – 0,1= 0,8) и убеждаемся, что КСТ < КСТм Желательно для инженерных расчетов, чтобы КСТ КСТм ≈ (0,5¸0,7).

Если КСТ > КСТм, то однокаскадная схема не может обеспечить заданной стабильности при изменении UВХ и необходимо перейти к двухкаскадной или мостовой схеме.

6. Вычисляем необходимое входное напряжение ЕВХ, обеспечивающее заданное КСТ.

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (18)

Выбираем ЕВХ= 35В. Так как КСТ= (0,5¸0,7)КСТм , то

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (19)

7. Задаемся или определяем внутреннее сопротивление выпрямителя по приближенной формуле:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru Ом

8. Находим номинальную величину реального гасящего сопротивления R/­Г (без учета внутреннего сопротивления),

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru Ом (20)

Выбираем резистор с минимальным производственным допуском. Например, при

Rг/= 1,6кОм ± 5% (R/m= 1520 Ом, R/м= 1680 Ом).

9. Уточняем значение коэффициента стабилизации по общей формуле:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (21)

с учетом, что Rr= Rr/ + RВХ.

10. Определяем коэффициент сглаживания пульсаций стабилизатора и относительную (в процентах) амплитуду (коэффициент пульсаций) на выходе стабилизатора:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (22)

Т.е. аП.ВХ < аП.ВЫХ, заданного (0,17 < 0,3)

  1. Уточняем мгновенное значение минимального тока стабилитрона:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (23)

12. Находим среднее значение максимального тока стабилитрона:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (24)

(IСТ.М ГУ= 40мА).

13. Определяем максимальное и минимальное (или минимальное) значение входного тока и максимальное и номинальное значения входной мощности выпрямителя:

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru (25)

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

14. Вычисляем минимальный и номинальный к.п.д. стабилизатора (без выпрямителя):

При расчете однокаскадных (и многокаскадных) параметрических стабилиза- - student2.ru

15. Исходя из определения максимального температурного коэффициента (α СТ= 0,07%/0С), определяем:

∆UВЫХ.Т= α СТ · ∆TC = 0,07 · 30= 2,1% ,

что удовлетворяет поставленным требованиям (2,5%).

16. Если задана величина ЕВХ, то расчет ведется аналогично. При этом проверяется зависимость (18). В этом случае КСТ (при вычисленном по формуле (20) значении Rг/ ) будет больше заданного значения. Суммарное отклонение напряжения ∆UВЫХ= ∆UВЫХi+ ∆UВЫХu+ UВЫХт .

Наши рекомендации