МЛТ-0,125 | 240 | R10 | 3,8 | 15 | 0,06

Розрахунок стабілізатора живлення

Рисунок 2.5 - Схема електрична принципова стабілізатора живлення 

Для отримання більш постійної напруги на навантаженні при зміні споживаного струму до виходу випрямляча підключають стабілізатор, який може бути виконаний по схемі, приведеній на рисунку 2.5. В такому пристрої працюють стабілітрон VD1 і регулюючий транзистор VT1. Розрахунок дозволить вибрати всі елементи стабілізатора, виходячи із заданої вихідної напруги Uн і максимального струму навантаження Iн. Проте обидва ці параметра не повинні перевищувати параметри вже розрахованого випрямляча. А якщо ця умова порушується, тоді спочатку розраховують стабілізатор, а потім - випрямляч і трансформатор живлення. Розрахунок стабілізатора ведуть в наступному порядку [4, с.]. 

1. Визначимо необхідну для роботи стабілізатора вхідну напругу при заданій вихідній:

(2.8) де - вхідна напруга стабілізатора;

- напруга на навантаженні.

Тоді згідно формули (2.8):

.

Тут число 3,4, характеризує мінімальну напругу між колектором і емітером транзистора, узята з розрахунку на використовування як кремнієвих, так і германієвих транзисторів. Якщо стабілізатор підключатиметься до готового або вже розрахованого випрямляча, в подальших розрахунках необхідно використовувати реальне значення випрямленої напруги Uвип.

2. Розрахуємо максимально розсіювану транзистором потужність:

(2.9)

де - струм в навантаженні, який можна визначити за формулою:

(2.10)

де Рсп. – потужність споживання приладу;

Uж – напруга джерела живлення.

Тоді за формулою (2.10):

Згідно формули (2.9

.

3. Виберемо регулюючий транзистор. Його гранично допустима розсіювана потужність повинна бути більше значення Рmax, гранично допустима напруга між емітером і колектором - більше Uвип, а максимально допустимий струм колектора - більше Iн.

Із довідника [2, с. 30] вибираємо транзистор, який підходить за параметрами. Це є транзистор типу п – р – п КТ6114А із такими параметрами:

Uke = 25В, Ік мах. = 1,5 А, Рк мах = 1,5 Вт, h21Э = 85.

4. Визначаємо максимальний струм бази регулюючого транзистора за формулою:

(2.11)

де - максимальний струм бази.

- мінімальний коефіцієнт передачі струму вибраного [2, с. 30] транзистора.

Тоді за формулою (2.11):

.

5. Підберемо відповідний стабілітрон. Його напруга стабілізації повинна бути рівний вихідній напрузі стабілізатора, а значення максимального струму стабілізації перевищувати максимальний струм бази Iб max.

По довіднику [2, с. 14] вибираємо стабілітрон типу КС156Г із такими параметрами:

= 5 В, Іст. = 5 мА.

6. Підраховують опір резистора R11 за формулою:

(2.12)

де R11 - опір резистора R11;
Uст - напруга стабілізації стабілітрона;
Iб.max - обчислене значення максимального струму бази транзистора;

Iст.min - мінімальний струм стабілізації для даного стабілітрона, вказаний

в довіднику.

Згідно формули (2.12):

.

Згідно стандартного ряду Е24 вибираємо резистор номіналом 820Ом.

7. Визначимо потужність розсіювання резистора R11 за формулою:

(2.13)

Тоді згідно формули (2.14):

Вибираємо резистор типу МЛТ – 0,125 номіналом 820 Ом.

Розрахуємо ємність фільтруючого конденсатора С1 за формулою [4, с]:

(2.14)

де С1 - ємність коденсатора С1;

І - струм, що протікає через конденсатор;

Uдж. - напруга джерела живлення (для даного випадку – батареї);

U - напруга на вході стабілізатора.

Тоді за формулою (2.14):

Із довідника [1. c. 365] вибираємо конденсатор типу К50 – 35 номіналом 220 мкФ із номінальною напругою 16 В.

В якості діода захисту VD4 від переполюсування живлення використаємо будь – який кремнієвий діод із номінальною прямою напругою не менше 9 В і прямим струмом не менше 0,23 А. Використаємо діод марки 1N4007.

Розрахуємо опори резисторів для світлодіодних індикаторів типу джерела живлення R12, R13. Із довідника [1, c. 320] вибираємо світлодіод типу АЛ307В із номінальною вхідною напругою Uпр. = 2 В, Іпр. = 10 мА.

Визначимо опір резистора R11 згідно формули (2.5):

.

Згідно стандартного ряду Е24 вибираємо резистор номіналом 750Ом.

Згідно формули (2.3):

Вибираємо резистор типу МЛТ – 0,125 номіналом 750 Ом.

Визначимо опір резистора R13 згідно згідно формули (2.5):

.

Згідно стандартного ряду Е24 вибираємо резистор номіналом 750 Ом.

Згідно формули (2.3):

Вибираємо резистор типу МЛТ – 0,125 номіналом 750 Ом.

2.4 Обґрунтування вибору елементної бази

Для даного приладу ІМС були використані серії К155, оскільки дана

серія має велику швидкодію, невелику потужність споживання, малу напругу живлення і порівняно малу ціну. Єдиним недоліком даної серії ІМС являється велика вимогливість до напруги живлення.

В даному конструйованому приладі будемо використовувати транзистори структури n – p – n, оскільки транзистори цього типу провідності можуть працювати на більш ширшому діапазоні частот, аніж транзистори типу p – n – p. Це пов’язано із тим, що у транзисторах типу n – p – n основними носіями електричного струму являються електрони, які мають більшу рухливість, ніж дірки.

Постійні резистори в даному конструйованому приладі використаємо типу МЛТ. Резистори типу МЛТ мають порівняно найменшу ЕРС шумів (0,5 мкВ / В), що не дає великого обмеження напруги вхідного сигналу. Також резистори цього типу мають малий ТКО (температурний коефіцієнт опору). Електролітичні конденсатори будемо вибирати із серій К53 – 18, К50 – 35 і їм подібні, оскільки ці конденсатори являються малогабаритними, мають невеликий рівень власних шумів і невелике значення ТКЄ.

Для захисту від переполюсування живлення використано германієвий діод, оскільки падіння напруги на германієвому діоді (в порівнянні із кремнієвим ) є меншим.

Світлодіоди були використані типу АЛ307, оскільки даний тип світлодіодів забезпечує хорошу яркість при невеликому струмі споживання.

Світлодіодний індикатор було використано закордонного виробництва, оскільки на відміну від світлодіодного індикатора виробництва СНД, світлодіодний індикатор закордонного виробництва дозволяє отримати набагато більшу яркість при меншому струмі споживання.

3 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

3.1 Перевірка часу затримки вхідного імпульсу логічного пробника

Для перевірки даного