Федеральное агентство по образованию

Дальневосточный государственный технический университет

(ДВПИ им. В.В. Куйбышева)

Физические основы электроники

Методические материалы к курсовому проекту

для студентов специальностей 140600 – «Электротехника, электромеханика и электротехнология»; 140604 – «Электропривод и автоматика промышленных установок»; 140608 – «Электрооборудование и автоматика транспорта».

Владивосток

2010 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные параметры стабилизатора

1.1. Энергетические параметры стабилизатора

1.2. Параметры стабилизации

2. Параметрический стабилизатор напряжения

2.1. Силовой расчет параметрического стабилизатора

2.2. Параметры стабилизации

3. Компенсационные стабилизаторы напряжения (КСН)

3.1. Функциональные схемы КСН

3.2. Компенсационный стабилизатор последовательного типа на транзисторах одинаковой проводимости

3.2.1. Принципиальная схема КСН

3.2.2. Реакция схемы КСН на отклонение выходного напряжения

3.2.3. Силовой расчет КСН

3.2.4. Расчет параметров стабилизации

3.2.5. Модификация схемы КСН последовательного типа на транзисторах одинаковой проводимости

3.3. Компенсационный стабилизатор последовательного типа на транзисторах разной проводимости

3.4. Компенсационный стабилизатор параллельного типа

3.5. Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа на операционном усилителе

3.6. Импульсный стабилизатор напряжения последовательного типа на операционном усилителе

3.7. Стабилизатор напряжения последовательного типа на микросхеме КР142ЕН1

СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

1. Основные параметры стабилизатора

Стабилизатором постоянного напряжения называется устройство, которое на своем выходе поддерживает неизменное по величине постоянное напряжение при изменении входного напряжения и нагрузки в заданных пределах.

На рис. 1 условно изображен стабилизатор постоянного напряжения в виде функционального блока.

Рис. 1. Представление стабилизатора в виде функционального блока

На вход стабилизатора поступает напряжение U₁ и потребляется ток I₁. На выходе стабилизатора поддерживается напряжение U₂ при токе нагрузки I₂. На стабилизатор действует дополнительное возмущение в виде температуры окружающей среды Т^о.

1. Энергетические параметры стабилизатора:

U_1ном – номинальное входное напряжение;

–относительное отклонение входного напряжения;

- абсолютное максимально отклонение входного напряжения;

q₁ – коэффициент пульсаций входного напряжения;

I_1ном – номинальный входной ток;

U_2ном – номинальное выходное напряжение;

I_2ном – номинальный выходной ток;

I_2мин – минимальный выходной ток;

q₂ – коэффициент пульсаций выходного напряжения;

Р_2ном – номинальная выходная мощность;

Р_1ном – номинальная входная мощность;

–номинальный коэффициент полезного действия.

2. Параметры стабилизации:

Коэффициент стабилизации стабилизатора

, при I₂ = const и Т^о = const; (1)

Выходное сопротивление стабилизатора

, приU₁ = const и Т^о = const; (2)

Коэффициент фильтрации (сглаживания)

, при I₂ = const и Т^о = const; (3)

«Содержание» 1

Температурный коэффициент напряжения (ТКН)

, при U₁ = const и I₂ = const. (4)

Зная отклонения возмущающих факторов ,,можно найти отклонение выходного напряжения

. (5)

2. Параметрический стабилизатор напряжения

В параметрическом стабилизаторе напряжения стабилизация осуществляется за счет нелинейной зависимости такого параметра элемента как напряжение от тока. В качестве нелинейного элемента обычно используются стабилитроны, но могут использоваться p-n переходы выпрямительных диодов и транзисторов. Принципиальная схема параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне приведена на рис. 2, а, схема замещения приведена на рис. 2, б.

а) б)

Рис. 2. Принципиальная схема а) и схема замещения б) параметрического стабилизатора постоянного напряжения

Рабочий участок вольтамперной характеристики стабилитрона приведен на рис. 3. Рабочий участок лежит в диапазоне от минимального тока стабилизации I_cmmin, который определяется окончанием линейного участка ВАХ, до допустимого тока стабилизации I_cmдоп, который определяется допустимой рассеиваемой мощностью стабилитрона . Схема замещения стабилитрона для рабочего участка состоит из последовательно включенных источника Э.Д.С. Е_ст и дифференциального сопротивления r_ст, соответственно

. (6)

Если ток стабилитрона не выходит за пределы рабочего участка, то напряжение стабилитрона U_ст и, соответственно, напряжение на нагрузке U_н остаются примерно постоянными. Входной ток стабилизатора связан с током нагрузки и током стабилитрона следующим уравнением

. (7)