Стабілізатора, що знижує

Функціональна схема імпульсного стабілізатора понижуючого типу приведена на рис. 3.1 (структурна – на рис. 2.2,а). На ній уточнено склад регулюючого елемента і запропоновано один з можливих варіантів його виконання у вигляді складеного на транзисторах різної провідності. Інші варіанти реалізації можна знайти в [1 ¼ 4].

Рис. 3.1

Силова частина стабілізатора містить в собі регулюючий елемент на основі транзистора, що працює в ключовому режимі, діод, дросель і конденсатор. В результаті розрахунку повинні бути обрані типи цих елементів [1].

При відкритому транзисторі протягом часу t_u (рис. 2.2,г) енергія від вхідного джерела постійного струму U_п (U_п = U_вх) передається в навантаження через дросель L, у якому накопичується надлишкова енергія. При закритому транзисторі протягом часу t_пнакопичена в дроселі енергія через діод VD передається в навантаження.

Введемо позначення:

¨ період комутації (перетворення) T_п = t_u + t_n;

¨ частота комутації (перетворення) f_n = 1 / T_n = 1 / ( t_u + t_n).

Приймаємо орієнтоване значення ККД в діапазоні:

h_ст = 0,85...0,95.

Визначаємо мінімальне і максимальне значення відносної тривалості (коефіцієнта заповнення) імпульсу напруги на вході фільтра:

g _min= U_{н мін} / (h _стU_{п мак}); g _max= U_{н мак}/ (h _стU_{п мін}).

(3.1)

З умови збереження режиму неперервності струмів дроселя визначаємо його мінімальну індуктивність:

L_minі U_{H мак} (1 - g_min) / (2 I_Hмин f_П).

(3.2)

Обчислюємо добуток LC_н по значенню заданих пульсацій в навантаженні:

LC_н= U_{н мін} (1 - g_мin) / (16 U_п f²).

(3.3)

Амплітуда змінного струму конденсатора

I_{С мaк}= U_{н мін} (1 – g_мin) / (2 L f_п).

(3.4)

Граничні (максимальний і мінімальний) струми дроселя при максимальному навантаженні:

I_{L мах}= I_{н мах}+ I_{с мах}, I_{L мін}= I_{н мін}– I_{с мaк}

(3.5)

Визначаємо вимоги до регулюючого транзистора по струму і напрузі:

I_{K мaк}і (1,2...1,5) I_{н мак}; U_{КЕ мак}і (1,2...1,5) U_{п мак}.

(3.6)

На основі отриманих величин вибираємо транзистор [5] і приводимо його основні параметри. (Уточнення вимог, зв'язаних зі швидкодією транзисторів, наводиться нижче в розділі 3.4.) Аналогічно визначаємо вимоги до імпульсного діода і по довіднику [6] вибираємо його:

I_пpі (1,2...1,5) I_{L мак}; U_зворі (1,2...1,5) U_{п мак},

(3.7)

де I_пp,U_звор – довідкові значення прямого струму та зворотної напруги діоду.

Задаючи коефіцієнт насичення транзистора К_н, знаходимо струм насичення бази:

I_{б нас} = К_нI_{L мак} / h_{21Е мін}_,

(3.8)

де h_21мін – мінімальне (довідкове) значення коефіцієнта передачі струму обраного транзистора.

Тому що береться мінімальне значення коефіцієнта передачі h_21Е , те коефіцієнт насичення рекомендується вибирати невеликим (К_н » 1,1 ¼ 1,2).

Задаючи [7] струм I_R1 резистора R1 знаходимо його опір:

R1 = U_{бе нас}/ I_R1 _,

(3.9)

де U_{бе нас} – довідкове значення напруги насичення бази транзистора VT1.

Уточнюємо номінал та тип резистора [8]. Він повинний бути здатним розсіяти потужність, яка на ньому виділяється:

_, (3.10)

де U_R – спадання напруги на резисторі (у даному випадку

U_R = U_{бе нас});

R_ном – номінальний опір резистора (у даному випадку

R_ном = R1).

Сумарний струм резистора і бази транзистора VT1 є струмом навантаження транзистора VT2. Вводячи його у вираз (3.6), визначаємо вимоги до параметрів та вибираємо тип транзистора. Номінали резистора R2, що стоїть у ланцюзі база-емітер транзистора VT1, визначаються аналогічно тому, як це робилося для резистора R1.