Назначение и структурная схема стабилизатора напряжения. Выбор транзистора по максимальному току коллектора, его входная и выходная характеристики. Стабилизация тока, расчёт параметров, индикация состояния стабилитрона. Защита нагрузки от перенапряжения.
Аннотация к работе
Курсовая работа ставит своей целью закрепить знания, полученные при изучении теоретической части дисциплины в частности, применения полупроводниковых диодов и транзисторов, развить навыки самостоятельной работы по разработке и анализу схем аппаратуры связи, пользование справочной и специализированной литературой.ИП - источник питания стабилизатора, СЭ - силовой элемент - транзистор, ИОН - источник опорного напряжения - стабилитрон, СЗ - схема защиты, И - индикация состояния стабилизатора, Н - нагрузка стабилизатора.Например, если по расчету получается мощность, выделяющаяся на резисторе равна 0,25 Вт, то элемент следует выбирать на эту мощность, возможно с небольшим запасом.Параметрический стабилизатор с усилителем токаТакой ток эмиттера могут обеспечить транзисторы средней мощности серий 401-499 или 501-599. Транзистор выбирается помаксимальному значению тока коллектора IKMAX и допустимой мощности рассеяния.Стабилитрон включен в цепь базы транзистора. Его напряжение стабилизации должно быть больше на величину падения напряжения на переходе база-эмиттер UБЭ. Оценим изменение напряжения стабилизации при изменении температуры на ?t = 400С. Напряжение UCT = 9 В изменяется на 0,234 В. Чтобы скомпенсировать положительный ТКН стабилитрона VD1, включим последовательно стабилитрон с отрицательным ТКН.Изменение напряжения источника приводит к изменению тока стабилитронов, их сопротивления и в конечном итоге влияет на выходное напряжение стабилизатора. Для уменьшения влияния изменения напряжения UИ на параметры стабилизатора необходимо обеспечить постоянство тока стабилитронов. 6 застабилизировано с помощью стабилитрона VD3, поэтому транзистор включен по схеме общая база. Он работает в режиме стабилизатора тока, в котором ток коллектора не зависит от изменения напряжения UИ. Ток коллектора транзистора VT2 задает ток стабилитронов VD1, VD2 и ток базы транзистора VT1.Это напряжение задается стабилитроном VD3. По справочным данным выберем стабилитрон КС156Б с напряжением стабилизации UCT = 5,6 В. При минимальном напряжении источника UП по сопротивлению R1 будет протекать ток 5 МА. Прикладывается напряжение UП за вычетом напряжения на диодах VD3 (5,6 В) и VD2 (UK = 4 В). По диоду VD1 течет ток 20 МА (стабилитрон КС170А), по диоду VD2 (диод КС140А) течет ток 60 МА (ток ІК2 и ток стабилитрона VD3).Сопротивление: RЭ = ?T/ІЭ = 26 МВ/50 МА = 0,52 Ом. Сопротивление RK определяется поколлекторным вольт-амперным характеристикам транзистора.В случае уменьшения сопротивления нагрузки увеличивается ток вплоть до короткого замыкания. Включим в токовую цепь нагрузки специальное сопротивление RT, выполняющего роль преобразователя тока в напряжение. При заданном токе транзистор открывается и берет на себя часть тока базы транзистора VT1. При максимальном токе нагрузки транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора. Примем, что защита должна включиться, если ток превышает двойной максимальный ток нагрузки.В случае пробоя транзистора VT1 на нагрузку попадает полное напряжение питания, что может вывести ее из строя. Схема защиты состоит из тиристора VS5, стабилитрона VD4 и резистора. (Схема защиты по току на схеме не показана). В исходном состоянии тиристор VS5 закрыт, его управляющий вход подключен к катоду через сопротивление R2. Как только напряжение на нагрузке увеличивается по каким-либо причинам, стабилитрон VD4 открывается, на управляющий электрод тиристора подается напряжение, тиристор открывается и закорачивает входную цепь стабилизатора.Индикация состояния стабилизатора осуществляется с помощью светодиодов (СИД). Нормальное состояние принято индицировать зеленым или желтым цветом, критическое состояние - красным. Сопротивление R4 выбирается исходя из условий минимального тока СИД и минимального напряжения на нем (таблица 6). Выбираем ближайшее меньшее номинальное значение резистора.После проведения всех расчетов и выбора элементов оформляется заключение.