Примеры задач по стабилизаторам с решениями

Пример 4.6.1

Исходные данные: Для получения стабилизированного напряжения Uн =5 В на нагрузке Rн=1кОм параллельно ей подключен стабилитрон, вольтамперная характеристика которого приведена на рисунке 4.27.

Рисунок 4.27 – Простейший параметрический стабилизатор и ВАХ

стабилитрона

Определите величину балластного резистора Rб и рассеиваемую на нём мощность, если напряжение источника питания U =12В.

Решение. Из характеристики стабилитрона следует, что на линейном участке ток может изменяться в диапазоне I_СТ= 5…40 мА. В середине рабочей области ток стабилитрона I_СТ= 22,5 мА, что соответствует выходному напряжению U_Н = 5 В. Ток нагрузки

Падение напряжения на балластном резисторе:

Тогда его величина

Мощность, выделяемая на балластном резисторе:

Пример 4.6.2

Исходные данные: Параллельный компенсационный стабилизатор напряжения по схеме рисунка 4.28 имеет следующие параметры: U1 = 48±1 В; U_Н = 14 В; I_Н=0,25…1,0 А; R1= 20 Ом; U_ст = 4,5 В.

Рисунок 4.28 – Схема компенсационного стабилизатора

Определите параметры регулирующего элемента для выбора типового транзистора.

Решение. Транзистор (регулирующий элемент VT1) находится под постоянным напряжением, равным . Ток стока должен быть не менее: .Мощность, рассеиваемая на стоке . Из таблицы 4.1 выбираем полевой транзистор КП709А.

Таблица 4.1 – Параметры некоторых полевых транзисторов

Тип прибора	Тип проводимости	U_{си ,}В	I_{с макс,}А	Р_макс,Вт
2П701Б	n		5…17	17,5
КП705Б	n		5,4
КП709А	n
КП709Б	n
2П802А	СИТ		2,5
2П803А	n		2,6
2П803Б	n
2П804	n

Пример 4.6.3

Исходные данные: Параметры схемы, выполненной на базе интегрального стабилизатора К142ЕН19 (рисунок 4.29) следующие: U1 = 30±1 В; U_Н = 13 В; I_Н=0,1 А; U_опор = 2,5 В.

Рисунок 4.29 – Схема стабилизатора

Определите параметры внешнего (навесного) транзистора к интегральному стабилизатору для получения тока нагрузки I _Н = 2А.

Решение: Для обеспечения тока нагрузки I_Н = 2А необходимо подключить транзистор во внешнюю цепь интегрального стабилизатора напряжения, как показано на рисунке 4.30. Каскадный транзистор находится под постоянным напряжением, равным . Максимальный ток коллектора равен току нагрузки. Сопротивление балластного резистора R₁:

.

Рисунок 4.30 – Схема подключения внешнего транзистора для увеличения тока нагрузки интегрального стабилизатора

Пример 4.6.4

Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора по схеме рисунка 4.31 следующие: U1 = 10 В; U2 = 20 В; U_Д = 5,6 В; U_ЭТ = 6 В; R₁=R₂=R₃=1 кОм.

Рисунок 4.31 – Схема компенсационного стабилизатора

Определите выходное напряжение, если U_ЭБ=0,6В.

Решение. Выходное напряжение стабилизатора равно:

Пример 4.6.5

Исходные данные: Схема параметрического стабилизатора , приведена на рисунке 4.32 и имеет следующие параметры: U_ВХ = 36 В; U₀ = 9 В; R₁= 510 Ом; R₂= 300 Ом; R_Н= 360 Ом; r_d₁ = r_d₂ = 10 Ом; r_d₃ = 20 Ом.

Рисунок 4.32 – Схема двухкаскадного параметрического стабилизатора

Определите выходное сопротивление стабилизатора (по модулю).

Решение. Поскольку R₂>> r _d_{3 ,}то выходное сопротивление стабилизатора

Пример 4.6.6

Исходные данные: Схема параметрического стабилизатора приведена на рисунке 4.33.

Рисунок 4.33 – Схема параметрического стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению и КПД схемы.

Решение. Коэффициент стабилизации определяется выражением: , где . Следовательно

КПД стабилизатора: ,

где ,

Тогда: .

Пример 4.6.7

Исходные данные: Для схемы мостового стабилизатора напряжения параметры используемых стабилитронов приведены на рисунке 4.34.

Определите напряжение на нагрузке (R_н).

Рисунок 4.34. – Схема параметрического мостового стабилизатора

Решение. Стабилитрон VD1 работает на обратном участке ВАХ (Uобратное), а VD2, VD3 и VD4 – на прямом. Поэтому, напряжение на нагрузке равно

Пример 4.6.8

Исходные данные: Для схемы компенсационного стабилизатора рисунка 4.35 имеет место: U_ВХ = 48 В; Uэт = 6 В; R₁= R₂= R₃= 1кОм.

Рисунок 4.35 – Схема компенсационного стабилизатора

Определите выходное напряжение стабилизатора.

Решение. Выходное напряжение зависит от коэффициента передачи следящего делителя R2, R3, который равен . В состоянии покоя напряжение, снимаемое с делителя равно эталонному. Тогда выходное напряжение:

Пример 4.6.9

Исходные данные: Параметры компенсационного стабилизатора тока (рис. 4.36) следующие: U_ВХ = 48 В; Uэт = 6 В; R_Ш= 0,5 Ом; R_Н= 3 Ом.

Рисунок 4.36 – Схема компенсационного стабилизатора тока

Определите ток нагрузки стабилизатора.

Решение. В состоянии покоя падение напряжения на шунте должно быть равно эталонному напряжению. Тогда ток нагрузки равен:

Пример 4.6.10

Исходные данные: Схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рисунке 4.37.

Рисунок 4.37 – Схема импульсного стабилизатора

Определите выходное напряжение стабилизатора (все элементы идеальные).

Решение. В данной схеме напряжение на выходе зависит от эталонного источника и коэффициента передачи следящего делителя: ,

Пример 4.6.11

Исходные данные: Схема импульсного стабилизатора напряжения приведена на рисунке 4.38.

Рисунок 4.38 – Функциональная схема импульсного стабилизатора

Определите коэффициент стабилизации по напряжению.

Решение. Коэффициент стабилизации компенсационного импульсного стабилизатора определяется петлевым усилением:

Пример 4.6.12

Исходные данные: Схема импульсного регулятора приведена на рисунке 4.39. На этой схеме: Е1 = 8 В; Е2 = 24 В; tи / T = 0,8; T = 1мC, транзисторы идеальные.

Рисунок 4.39 – Функциональная схема импульсного регулятора

Определите среднее значение напряжения на нагрузке U₀ .

Решение. При подаче управляющего импульса на транзисторный ключ VT2, происходит запирание ключа VT1 и напряжение источника E₂через открытый диод VD передается в нагрузку. На интервале паузы (T–t_и ) при открывании ключа VT1 напряжение двух источников (Е₁+ E₂) прикладывается к нагрузке. Построим диаграмму напряжения в нагрузке (рисунок 4.40).

Среднее значение напряжения на выходе импульсного регулятора равно