Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Проектирование источников электропитания устройств связи

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

11.05 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 2012 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

иш

	Ядел	1	Дел							(5.52)
		1	Дел
для схемы рис. 5.15 б
для схемы рис. 5.15 б
	Яде	б'			I +	L'c
	Яде				^Дел
					^Дел
Сопротивление	нижнего				плеча		делителя	Яг	для	схем
рис. 5.15а, б, в										(5.53)
		Я ‘2		^	®МИН Ядсл *					(5.53)
Сопротивление	верхнего				плеча		делителя	Ri	для	схем
рис. 5.15а, б, в										(5.54)
		Ях ^		(1	а макс) Ядел*					(5.54)
Переменное сопротивление определим из выражения
		Я п ^		Ядел		Я г	Ях»			(5.55)

Рассчитав сопротивления /?i, R2, Яп, из справочника выбираем резисторы с ближайшими меньшими номиналами для Rif R2 и бли жайшими большими для Rn.

Иногда параллельно верхнему плечу делителя для уменьшения пульсации на выходе стабилизатора включается емкость Ci. Вели чина емкости конденсатора С\ выбирается так же, как и в стаби лизаторах на электронных лампах.

Р а с ч е т т е р м о к о м п е н с а ц и и . Из [12] известно, что>тем пературный уход выходного напряжения полупроводниковых ста билизаторов зависит в основном от температурных коэффициентов стабилитрона уст и перехода база—эмиттер усилительного тран зистора убу.

Для компенсации изменения выходного напряжения стабили затора от температуры в одно из плеч делителя включают диоды или кремниевые стабилитроны в прямом направлении (см. рис. 5.15,

диоды Дк) • Расчет температурной компенсации сводится к выбору типа

иопределению числа компенсирующих диодов.

1.Определяем максимальное ус-пмакс, номинальное уСт1 и ми нимальное у Ст 1 мин значения температурного коэффициента стаби литрона Mi. Величина уст i макс (мв/°С) — наибольший температур ный коэффициент стабилитрона—определяется из справочника:

Уст1= [2 + 1,25 (UCTi —6)],

YCTI MHH— [ 2 + 1 ,25 (^ст 1мин	0,5, ГДе	( U cr 1макс"Ь^Л:т 1мин)/2»
Находим максимальный температурный коэффициент стабили
затора умакс при отсутствии термокомпенсирующих диодов:
для схемы рис. 5.1ба
£/вых [Уст 1 макс + Тб.у.мин (макс) 1 .			(5.56)
Тмакс =	VcУст 1 макс

и,ст 1 макс		^ст 1 макс)
\| Уст х макс ^1 '	) + Тб.у.мин (макс) j (^вых +
^вых Ч~ Ucт 1 макс)
Yuaicc	U*
		(5.57)
для схемы рис. 5.15в
		/С с о \
^вых (YCT 1 макс	Ye.yMaKC (мнн) “I” Ye.y .мин (макс)
Умакс = -----------------------------------Г,-----------------------------------------------		1 ° -0 0 ;
	и ст1 макс

В выражениях (5.56), (5.58) ув у макс, убумип— соответственно максимальный и минимальный температурные коэффициенты пе рехода база —эмиттер усилительного транзистора. iB (5.56) —(5.58) выражения в скобках относятся к случаю, когда температурный коэффициент стабилитрона Д\ отрицательный.

Для германиевых маломощных транзисторов уву= — (1,9-4- -4-2,5) мв/°С, т. е. увмакс= —2,5 мв/°С-, убумин= 1,9 мв/ <С.

Если лолученное значение температурного коэффициента боль ше заданного и положительно, то для термокомпенсации в верх

нее плечо делителя включаем компенсирующие диоды.		Д к
2. Для определения количества компенсирующих диодов
предварительно уточним величину тока делителя /дел-
для схем рис. 5.15а, в /дел= UъыД(Ri+Ru+Rz) ;
ДЛЯ СХеМЫ рИС. 5.156 /д е л = ( £ /вых+ £ / ст1 ) /( # 1 +	Я п + /?2).	5.5
Выбираем тип 'компенсирующего диода и из	графика рис.

определяем величину его температурного коэффициента ук при токе, равном /д СЛ-

Определяем количество NKкомпенсирующих диодов Д к:

с 1 с	д7	(YCT l+ Y 6 .y ) б'вых
для схемы рис. 5.1ба	NK=	—		—	--------
				^ст 1 YK
					Uст1	(^СТ 1 + ^вых)
	YCT 1 1 1				~) + Уб-у]	(^СТ 1 + ^вых)
для схемы рис. 5.156NK=				^BUIX+J/CT
для схемы рис. 5.156NK=					YK ^ ст 1
					YK ^ ст 1
для схемы рис. 5.15e	NK= 'Уст 1 ^в— .
		YK ^CTI			компенсирующих		диодов.
Выбираем ближайшее целое			число		компенсирующих		диодов.
3. Определим наибольшую		величину температурного					коэффи

циента стабилизатора при наличии термокомпенсации, считая, что компенсационные диоды имеют разброс, равный ±0,1 жв/°С[13]:

для схемы рис. 5.15а

_	^ ВЫХ (^ст 1 МгкС	7б у.мнн) ,	А,
Умакс к	ц	-f-/V KYK.MIIH’,
	L/ CT 1 макс
•для схемы рис. 5.156
[ YCT 1 макс ( l ~ ~	~~~Г. “	] + Тб.у.мин! (^вых + ^ сп макс)		I
__ L__________\_____ с/вых ~г Uс.т 1 макс		/_________	J____________	I

У м ако I

^вых

+ A^kY K.МИН)

		^вых (YCT 1 макс			Y6.y.MaKC + Уб.у .мин)				WKYK.
	Умакс к —			V e i l макс					WKYK.
где YKMHH=YK+0,1 мв/°С.				V e i l макс
где YKMHH=YK+0,1 мв/°С.
	Определим .наименьшую величину температурного коэффициен
та стабилизатора при наличии термокомпенсации:
	для схемы рис. 5.15а
		__ U m x (Уст 1 мин “f" уб.у.макс)					,	м
	Тмин к1 ---------------------77----------------------------- г /VK ук . макс »
	для схемы рис. 5.156			и ст 1 мин
	для схемы рис. 5.156
	\| \ ’ст 1 мин 1		г7	Уел.		) + Y6.y.макс] (^вых +				^ с п мин)
	\| \ ’ст 1 мин 1		г7	С^	п	) + Y6.y.макс] (^вых +				^ с п мин)
Yмин к			^вых ~Г и ст 1 мин			/___________ J_____________________ \|_
Yмин к					^вых
					^вых
	для схемы рис. 5.15в			~)~ А/к Ук.макс!
	для схемы рис. 5.15в
		^ BWX [YCT 1	мин		Ye.y.MHH +	Уб.у.макс]			NKyK.макс*
	YMHHк			^ст 1 мни					NKyK.макс*
				^ст 1 мни
	Выбрав тип и количество компенсационных диодов Д к,										необхо
димо пересчитать величины					сопротивлений			резисторов делителя
Ri, Rm Rz по выражениям, приведенным в п. 6 (ом. стр. ПО).
	При пересчете в формулы п. 6 необходимо подставлять вме
сто	Uвых макс	( U вых макс		N KU K) , а вместо			U Bых МИН			( U ВЫХ МИН
- N	KU K).			одном диоде Д «			при токе, равном /д ел .
	UK— напряжение на			одном диоде Д «			при токе, равном /д ел .
•Величина U K определяется по вольтамперным характеристикам Д к
из справочника.
	О п р е д е л е н и е о с н о в н ых п а р а м е т р о в с т а б и л и
з а т о р о в .		1. Определение			коэффициента		стабилизации				и внут
реннего сопротивления:						питается			от входного		напря
	а) Усилитель постоянного тока					питается			от входного		напря

жения стабилизатора. При питании усилителя постоянного тока по схеме рис. 5.17а коэффициент стабилизации и внутреннее сопро тивление для всех схем рис. 5.15 определяются из выражений:

	Кс.	Ку Ир ОСЛпосл		J /вых
		1 "Ь Ь Рр ППОСЛ		Uо	(5.59)

		1
Г1
	SpКу otпвар

где р — коэффициент усиления			составного регулирующего тран
зистора по напряжению, рр=			к э11 при /ки= const;. К у — коэффи-

Аиб.э.с

циент усиления усилителя постоянного тока; а — коэффициент пе

редачи делителя; b — коэффициент, равный •— —— (гку — сопро-

гку Ф °у

—

Параметр

Коэффициент усиления по напряжению составного ре гулирующего транзистора fip

Крутизна составного регу лирующего транзистора 5 Р

Входное сопротивление со ставного регулирующего тран зистора # вх с

Т А Б Л И Ц А 5.4

Определение величин |хр, *SP, RBXс

Количество транзисторов, входящих в составной

1	2
Ни	М11И12	_ . Цц
	Mil + Ml2
5ц	5 ц
1 + SURб	1 + SuRe
Rbx 12+	(RBXII +	Римин) X
(*ВХ11 “Ь Римин ^б)	X Pl2MHH
^пар	X Pl2MHH

^пар

HllMl2Hl3

11ц

М11М12 + М12М13 *г М11М13

5 ц

1 + SHRQ

RBX13 "f* RBX12Р1ЗМИН “Ь + (*BX11 “Ь Re Римин) х

X P l2 MHHpl3 MHH

^пар


	П р и м	е ч а н и с. ДиРиРи — коэффициенты усиления по напряжению транзисторов Ти, Тi=, Tl2;					^вх1Г ^вхМ2’ ^вх13 — входные со-
противления		транзисторов		(составного, Ги, Гц, Т\|3), включенных	по	'хеме с общим эмиттером; Sp,	SJJ — крутизна	составного транзистора
и	транзистора		Тм\	минимальный коэффициент усиления	по	току транзистора, включенного	по схеме с общим	эмиттером; лпар — чи
сло	параллельно		включенных регулирующих транзисторов.

тивление коллектора Ту в схеме с общим эмиттером); паосЛ — число регулирующих транзисторов, включенных последовательно; ппар — число регулирующих транзисторов, включенных параллель

но;	5Р — крутизна регулирующего транзистора: 5р=Д /кц/Д£/бэс
при	i/Kii=const.

Коэффициент усиления составного регулирующего транзистора цр, крутизна 5Р и входное сопротивление RBXC определяются из выражений, приведенных в табл. 5.4.

Рее.

5.20.

Определение

ц по характеристикам

транзистора

1*6 = / (Мб.э)t

р, =

д у

/к = const

б. э

мо

Для определения р.Р необходи

найти

коэффициенты

усиле

ния транзисторов, входящих в со

ставной

(рц,

ц12,

раз), или

знать

их параметры

(га, гэ,

rK, Р)

в схе

ме с общим эмиттером. Значения

Гб, гв, гк, р определяются из спра

вочника.

Коэффициент усиления

транзистора ц 'можно определить

графически

по

входным и

кол

лекторным

характеристикам,

как

это

показано на рис. 5.20.

По входным

характеристикам

RBJ. по

также .можно определить величи

Ряс.

5.21.

Определение

ну

входного сопротивления тран

характеристике транзистора

io—

зистора Rax (рис. 5.21). На рис.

= /(ыо. э): Лех

^вх ”Ь ^вх

5.21

RBx

берется

как

среднее

арифметическое

от

R 1Х,

найден

ДМ

ного

при

С/к = 0, и R вх >найденно

го

при и кФ 0.

Определив

вход

Д /б

д / б /

1соста'в1ной,

ные

сопротивления

транзисторов,

входящих

м о ж н о

из формул табл. 5.4 определить его .входное сопротивление.

Крутизна транзистора S определяется по коллекторным и вход

ным характеристикам рис. 6.22. Зная крутизну транзистора

Тц —

За, можно определить Sp из табл. 5.4.

Коэффициент усиления усилителя Лу и коэффициент передачи делителя для схем рис. 5.15а, б, в определяются из выражений, приведенных в табл. 5.5. Б выражениях, приведенных в табл. 5.5, Rnxy и Sy, можно определить из характеристик транзистора Ту, как это показа,но на рис. 5.21 и 5.22.

Рис. 5.22. Определение	5	по характера стопкам транзистора
iK=f(uK):	S	А /,	Uк = const;	Uк1 =
		д-77---- (При

°и б . 9

=Uo—UBUx при определении 5ц; UKi = UBbix—UcT i при

определении

5 У

для

схемы

рис.

5.1ба, в;

UUi= UBUX при

определении

5 У для

схемы

рис. б.156

Определение

величин Ку, а

Т А Б Л И Ц А

5.5

С х е м а с т а б и л и з а т о р а

Параметр

рис. 5.15 а

рис. 5.15

рис. 5.15 в

SyRK

Коэффициент уси

SyRK

Гу. мин

гу. МНИ /

ления усилителя Ку

1 +

Syfdi

SyRK

2 +

.Sy

г у. мин

Коэффициент

пе

UCTI

UCTi

£/СТ1

редачи делителя

Увых

^вых Ч" ^СТ1

^ВЫХ

П р и м е ч а н и е .

5у*»А/

/А U*

при U

к у

=const; R

вх. у

— входное

сопротивление

к» у/

о. э

г^

транзистора Гу в схеме с общим эмиттером;

—динамическое

сопротивление стабилитро

на;

/? —сопротивление

коллекторной нагрузки

транзистора Г„;

RU=RV

— при питании

/<=»

вх. с

— при питании усилителя

по схеме

рис.

усилителя по схеме рис. 5.17а;

---------------- -

Л и * Явх. с— при

^вх. с +

5 .1 7 6 ;

питании усилителя

по схеме рис. 5.17а.

Сопротивление RK— коллекторная нагрузка транзистора Ту, входящее в выражения табл. 5.5, в данном случае приближенно

равно Ry-

При расчете /Сет и г* можно воспользоваться табл. 5.6.

Т А Б Л И Ц А 5 6

Параметры наиболее распространенных транзисторов

Тип транзистора

П210

П213—П217

МП13—МП14

200т-300

СП О о о о •I* + о ся о о

Лвх. ом	5,
5-г 10	7000-5-9000
10-5-20	1500-5-2500
150-5-250	20-5-50

б) Усилитель постоянного тока питается от дополнительного источника рис. 5.176. В этом случае /Сет для всех схем стабилиза торов рис. 5.15 определяется из выражения

/Сет = Рр /(у « «поел "^7р~	(5.60)
ио

Внутреннее сопротивление г< определяется из выражения (5.59).

	Все величины, входящие в выражение для /Сет и rit находятся
так же, как и в п. 1 а (см. стр. 113). Необходимо отметить,		что в
этом случае при определении /Су из табл. 5.5 сопротивление RK~-
_	RyRex c_ Сопротивление /?Вх определяется, как и в п. 1а	(см.
	/?У+АВХС
стр. 115).
у	в) Усилитель постоянного тока питается от входного напряже

ния стабилизатора. Коллекторной нагрузкой усилителя постоянно го тока является эмиттерный повторитель (см. рис. 5.17в). В этом случае /Сет и г,- определяются из выражений (5.60) и (5.59). Необ ходимо отметить, что при определении Ку из табл. 5.5 сопротивле ние Rn^Rbxc, RDXC определяется из выражения, приведенного в табл. 5.4.

2.	Коэффициент сглаживания пульсации /С~ ——— —°ы-х— для
схем	I/O ^ВЫХ~
схем	стабилизаторов рис. 5.15а, б, в, приближенно равен коэффи

циенту стабилизации Дет. Если верхнее плечо делителя закорочено емкостью Сь для определения /С~ необходимо в выражение для /Сет подставить а=1. Амплитуду пульсации выходного напряже ния можно определить из выражения

(5.61)

117

3. Минимальное -и номинальное значения кпд стабилизатора при /нмакс определяются из выражений:

^вых.мин

Лмин	и * макс	(5.62)

	^вых
Л
	^0

О п р е д е л е н и е в е л и ч и н ы в ы х о д н о й е м к о с т и с т а б и л и з а т о р а С1Ъ Величина емкости Сн влияет на переходный процесс в стабилизаторе при скачкообразном изменении тока на

грузки

[13]:

0,23 Рп

(5.63)

С„> Г1 2

где Рп — коэффициент

усиления по току

транзистора

Тп

в схеме

с общим

эмиттером;

fan — граничная

частота

транзистора 7+ в

схеме с общей базой

(определяется из справочника); г* — внутрен

нее сопротивление стабилизатора.

П р и м е р р а с ч е т а т р а н з и с т о р н о г о с т а б и л и з а т о р а н а п р я

ж е н и я

н е п р е р ы в н ы м

р е г у л и р о в а н и е м .

Исходные

данные:

U1 = 220 в',

/ = 50 ZVf]

Смаке — Смин =

0,1;

\ Увых — 12,6 e; 1

и пых макс = 13 в;

(/Вых мин= 12

в\J/n макс~ 1

Q't | /ц мип= 0,5 й\

Лст^ЗОиО;

Г4^0,01

ОМ\

Uвых^=

= 1 И(6;| / окр макс =

^окр’мин=0°СДу = +5

Мв/°С.

схему

(ом.

рис. 5.15а).

Расчет

силовой части

стабилизатора: 1. Выбираем

Усилитель постоянного тока питается по схеме рис. 5.17а.

2. Задаемся величинами

/вн=0,01,

/ н макс =0,02-1=0,02

определяем

/ к 11 макс:

Леи макс =

^н. макс + ^вн ~ 0,02 + 1 = 1,02 а .

Задаемся величиной Uкэн.мип. Так как нагрузкой усилителя является эмит-

терный повторитель (см. рис. 5.17а), а

в качестве Д 3

используем

два диода

Д226 с прямым падением напряжения, равным

1 в,

принимаем:

UK . all мин =

ПДЗ^ДЗмакс +

(2 + 3) в =

2 *1 + 2 =

4 в;

Цк. =

(0 .0 5 - 0 .1)(t/выж. макс +

all мин) =

0.1 (13 +

4) =

1,7

а.

Из

(5.30)

найдем Vо м

^омин > ^вых.макс +

^к . э. И мин+ ^ 0-* =

13 + 4 + 1 , 7 =

18,7

в .

Принимаем

^омин=19 а.

Из

(5.31),

(5.32) найдем

UQи U0MSLKC:

^ОМИИ

= 21,1 а;

■а мнн)

( 1 — 0,1)

Ломакс =

U0 (1 +

Омакс) =

21,1 (1 +

0,1) =

23,2

а.

3.	Определяем ориентировочно			величину г0 -и из (5.33) находим		макс макс:
		го « (0,05-г-0.15) U0/I Ku макс = 0,1 ^ ^2			= 2 0-М;
^омакс макс =		^омакс +	( Ль макс	Ль мин) го = 23,2 +	(1 — 0,5)-2 =	24,2 в.
Из	(5.34) /найдем UKэ и макс:
	^Лс. э11 макс =		макс макс ^вых. мин ==24,2		-12 = 12,2 в.
4.	Из (5.35)	найдем	Рк 11 макс:
Рки макс =		Лш макс (^омакс		^вых мин) = (23,2	12) 1,02 = 11,4	вт.

5. По вели4.ина.м UKЭН макс =12,2 в\ Iк Н макс =1,02 а И Як п макс = 1 1,4 зт

выбираем из справочника тип регулирующего транзистора. В качестве Tlt мож но -использовать транзистор П210А.

Рппец = -			макс — L
				R(окр. макс
		85 — 40
			30	■ = 1 , 5	ш .

Величину			tu маис и Rt		определя
ем из	табл. 5.3:
	макс =		85°С; R t = 30°СJem .
Так		как		Як 11 макс — 11,4 0 Т >
> Я пред = 1,5			вт, необходимо из при
ложения		выбрать радиатор			(рис. 5.23).
Как	видно из тепловой				характери

стики, транзистор П210 с данным ра диатором при температуре окружаю щей среды, равной +40°С, может рас

сеять	мощность 13,75 вт. Так			как
Яф ак =	Я к ц	макс =	11,4 ЯГ, ТО данный
транзистор		с этим	радиатором	мог

бы работать при температуре окру жающей среды +48°С. Следователь

но, температура			коллекторного пере
хода	транзистора			П210		при
Як и мако =		11,4	вт	будет		меньше
предельной		на 8°С:
6. Исходные			данные для			расче
та выпрямителя:
	(JQ =	21,1	в\ £7QMHH = 19 в;
^омакс==23,2 в\			/о=Лшмакс= 1 *92 Я;
Л)мин =	Ль мин =		9.5	а.; UQ^	= 1 ,7 в.
7.	Из (5.37)		определяем		/в п м

/ б 11 макс:

|- е -------

IUU--------

» 1

1 ^ 3

б)

	Ль мин	0,5	= 0,016	а = 16 ма;
Л>11 мин =		= “30
	Римакс

Ла1 макс	1,02
	= 0,051 а = 51 ма.
^би макс = '	20
Рпмнн

Найдем величины /дз «и Рз из i(5.38), .(5.39):

/* 3 =

0 “*"1 »5) [/К011 макс — Лзп мин] лпари =

1.1 (0,04 — 0,016)* 1 =

0,026

а = 26 ма\

ип

460 ом.

Я з< — Г~

:0,026 =

JR3

Определим мощность резистора Рз-'

Ряз =

вых. макс.)2

(13)2

= =0,37 вт.

460

Выбираем резистор Яз типа ОМЛТ-1 — 460 ом.

Из (5.40)

найдем величину

U 12 макс ~

/к 12

макс.*

1 Э12 макс —7бп макс'

^вых. макс"4

л ЛГ1

^ [13

0,08

а = 80 ма;

------^ ---------= 0 ,0 5 1

^QQ =

и,кЭ12 макс = 12,2 в.

Величину Рк 12

макс

найдем

из (5.41):

Лаамакс =

^к. э1 2 макс^к1а макс = 12,2*0,08 =

0,976 вт.

По

величинам

/к 12

макс=0,08 д;

э 12 макс = 12,2

в;

Рк 12 макс = 0,975 в т

в качестве Г12 выбираем транзистор типа Л216В.

Из

(5.36)

определяем

Рпред*

^п. макс

^окр. макс

1 *25

вт.

Рпред = ------------ЁГ------------ =

------ ы -----=

Я/

макс = 85°С; Р/ = 36°С/0т определяем

из табл. 5.3.

Так

как

Р к 12 макс=0,975 вт меньше Р Пред=1,25 вт, транзистор Т12

может

работать без дополнительного радиатора.

Из

(5.42)

определим

/б 12 мин/ 7б 12 макс*

612мин

п„мпп

р12максЯ

РпмаксРхвмакс

0,5 .

= 0,0015

а =

1,5

ма;

30*30

30*460

1 б\гъ

7э12 макс

0,08

а =~4,5 ма.

—-----------=

——- = 0,0045

P I S M H H

1 8

Так

как

/б 12 макс >

(03ч-0,5) ма,

то

число

транзисторов, входящих

в со

ставной, необходимо (увеличить до трех.

Д ля выбора транзистора

Г13 определяем:

7/^3 = (1 “5”1 .5) [/ко12макс — 7б12мин] лпар12 =

1.1 (0,004 — 0,0015)• 1 =

0,0027 а = 2 , 7

ма;

=4400 ом.

f R '3

0,0027

Прнни.маем/?з

=4300

ом=4,3 ко"м.

(^вых.макс?

03)*

= 0,03

вт.

PR =

4300

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 2012 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги