Рисунок 3.4 – Токостабилизирующий двухполюсник

Токостабилизирующий двухполюсник состоит из транзистора VT1, резисторов R2 и R2 и стабилитрона VD6.

Такой ТСД представляет собой простейший транзисторный стабилизатор тока, обладающий внутренним сопротивлением. Транзистор VT1 управляется разностью напряжений стабилитрона VD6 и падением на резисторе R3. Напряжение на стабилитроне VD6 изменяется незначительно и так как оно приблизительно равно напряжению на резисторе R3 , то токи эмиттера и коллектора транзистора T1 почти не изменяются при изменении входного напряжения.

Имея принципиальные схемы функциональных узлов можно составить принципиальную схему стабилизатора напряжения. Принципиальная схема стабилизатора напряжения представлена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 — Принципиальная схема стабилизатора напряжения

Принцип действия стабилизатора напряжения заключается в том, что в случае изменения тока нагрузки в сторону увеличения, например, выходное напряжение уменьшается за счет увеличения падения напряжения на «переходе» коллектор-эмиттер регулирующего транзистора VTp, который состоит из транзисторов VT2, VT3 и VT4, соединенных последовательно. Это вызовет уменьшение напряжения U_НД на нижнем плече делителя напряжения. Вследствие этого потенциал базы транзистора VT5 станет менее положительным, что вызовет уменьшение его базового и коллекторных токов. Ток базы транзистора VTp станет больше, что приведет к уменьшению падения напряжения на «переходе» коллектор-эмиттер транзистора VT4. Выходная величина увеличится до первоначального значения.

При изменении входного напряжения U₀ (например, увеличение) в начальный момент времени начнет увеличиваться выходное напряжение U_Н , что приведет к увеличению напряжения U_НД нижнем плече делителя. Напряжение U_НД сравнивается с опорным напряжением U_ОП стабилитрона VD7. Увеличение напряжения U_НД приводит к увеличению положительного потенциала базы транзистора VT5 и уменьшению тока базы транзистора VTp, состоящего из транзисторов VT2, VT3 и VT4, соединенных последовательно относительно эмиттера. Ток базы транзистора VTp уменьшается, что приводит к увеличению напряжения на «переходе» коллектор-эмиттер. Напряжение на выходе уменьшается до первоначального с определенной точностью. Регулирование выходного напряжения в схеме осуществляется потенциометром R9. При перемещении движка потенциометра в направлении плюсовой шины стабилизатора увеличивается напряжение U_НД , что приводит к увеличению токов базы и коллектора VTp будет уменьшаться, увеличивая напряжение на «переходе» коллектор-эмиттер данного транзистора и напряжение на выходе стабилизатора будет уменьшаться. При перемещении движка потенциометра в сторону минусовой шины напряжение на выходе стабилизатора будет увеличиваться.

4 РАСЧЕТ СТАБИЛИЗАТОРА

4.1 Расчет силовой части стабилизатора

Определяем максимальный ток через регулирующий транзистор VТ4

где I_Н – номинальный выходной ток нагрузки, А;

I_ВН – ток потребляемый схемой стабилизатора равный 20-30 мА.

Определяем максимальное выходное напряжение стабилизатора

где U_вых – номинальный выходное напряжение, В;

k– нестабильность выходного напряжения в %., k = 0,02.

Определим амплитуду пульсации на входе стабилизатора

Зададимся значением U_{кэ 4min} = 2В

Определим минимальное напряжение на входе стабилизатора.

Определим номинальное напряжение на входе стабилизатора

где a_min =0,2

Определим максимальное напряжение на входе стабилизатора