Выбираем:

Пет =

1,8;

откуда

Ест /ст= 12 ма,

Ео= 1,8-П я 20 е

ДЕо= ДЕо = 0,1-20=2 в.

Ограничивающее сопротивление [формула (17-63)] и выделяемая на нем мощность [формула (17-64)] соответственно равны:

/20 N

/? =

=450 ом;

(12 + 8) 10

Pj:j= (1,1-20-11) (12+ 8) 10-3 = 0,22

Токи через стабилитрон и компенсирующие диоды (17-65), (17-66):

2-103 \

;= 12 +

450 2-103

+2 = 18,5 ма;

+2 = 5,5 ма.

Эти значения лежат в пределах, допустимых для данного стабилитрона.

Изменение напряжения стабилитрона в заданном диапазоне температур (17-67):

М° = 20 + 40 = 60° С;

8,75-0,08-60

=0,42 в.

ДЕстаб=

Необходимое количество германиевых компенсирующих диодов (типа Д7А-Д7Ж), имеющих в прямом направлении ТКН = =-1,9 жв/°С и ДЕе=0,5 в (17-68),

Q-42-103

Динамическое сопротивление указанных диодов, найденное из вольт-амперных характеристик, Rgn~2 ом.

Выходное напряжение [формула (17-69)]

Еет = 8,75+ 4-0,5= 10,75 е.

Динамическое сопротивление цепи стабилитронов и диодов [формула (17-70)]

добщ= 10 + 4,2= 18 ом.

Коэффициент стабилизации [формула (17-62)]

450 18

+1

10,75

= 14.

Стабилизаторы тока

Для стабилизации тока в схемах параметрических стабилизаторов используют бареттеры, основные параметры которых указаны в табл. 17-12.

Таблица 17-12 Стабилизаторы тока (бареттеры)

Тип бареттера

номинал

допуск

0,24Б12-18 0.3Б17-36 0,ЗБ65-135 0,42ББ.Б-12 0,85Б5,Б-12 СТ2С

СТЗП

0,256 0,3 0,3 0,425 0,85 1,0 (2)

±0,005 ±0,025 +0,03 +0,035 ±0,070 ±0,05 (±0,1) +0,08

s е vd

18 36 136 12 12 17 (9J

1500 600

2 000 145 160 МО

Примечания:

1. Динамическое сопротнвление R g определя-пось нз усредненных вольт-амперных характеристик бареттеров.

2. Для СТ2С в скобках указаны параметры при параллельном соединении нитей.

Схемы включения бареттеров показаны на рис. 17-34. Вид вольт-амперной характеристики бареттера противоположен виду вольт-амперной характеристики стабилитро-

Г~ТТ

, 0~

Рис. 17-34, Схемы стабилизаторов тока с бареттерами.

на: при значительных изменениях напряжения на бареттере ток через него изменяется сравнительно мало. Это свойство используется для поддержания почти неизменного тока в нагрузке при колебаниях напряжения питания и сопротивления нагрузки. Например, при повыщении питающего напряжения или при уменьщении сопротивления нагрузки избыток напряжения падает на бареттере, который стремится поддержать ток в цепи неизменным.

При выборе бареттера следует иметь в виду, что ток нагрузки / должен быть равен номинальному току бареттирования /б, а напряжение рабочей точки бареттирования £б должно быть не меньще напряжения на нагрузке Ей

Коэффициент стабилизации определяют по формуле

Д£о

Ер Д/б /б

£б =

где /?й - динамическое сопротивление бареттера;

Е - напряжение источника питания, равное

£о = £б + £н-

Напряжение рабочей точки бареттирова-ния находят из выражения

£б.макс(4 + бА/?;)+

hE + IhRl +

+£б.мин(А£;+/бАО

+ hEl+IhR

где Д £о и Д £о - соответственно увеличение и уменьшение входного напряжения; Д /? и Д /?н - соответственно увеличение и уменьшение сопротивления нагрузки;

£б.макс и £б.мнн-допустимые значения напряжения на бареттере (табл. 17-12). Фактические максимальное и минимальное напряжения на бареттере в схеме стабилизатора находят из выражений:

Эти напряжения должны быть в допустимых для выбранного бареттера пределах, указанных в табл. 17-12.

Если ток нагрузки /н меньше тока ба-реттирования /б, то необходимо включить шунтирующее сопротивление, равное

/б-/н

При наличии шунтирующего сопротивления .Рш в формулу для следует вместо Д /?д и Д подставлять изменения эквивалентного сопротивления нагрузки:

шК + А/?;) RR

раллельно. (Включать бареттеры последовательно нельзя!)

Бареттеры обладают большой тепловой инерцией и поэтому не могут защитить нагрузку от кратковременных толчков тока.

Бареттеры можно использовать для стабилизации переменного тока. При этом во всех формулах средние значения напряжений и токов должны быть заменены на действующие значения.

17-6. ЛАМПОВЫЕ КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

В стабилизаторах компенсационного типа (с отрицательной обратной связью) поддержание постоянства выходного напряжения или тока происходит под воздействием отклонения выходной величины от заранее установленного значения независимо от внешней причины, вызвавшей это отклонение (например, от изменения напряжения питающей сети или тока нагрузки) .

Наибольшее распространение получили стабилизаторы напряжения и тока с последовательно включенной регулирующей лампой.

Стабилизаторы напряжения, поддерживающие постоянство напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения питающей сети и тока нагрузки, весьма широко применяются для питания самых разнообразных устройств.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор с двухкаскадным усилителем. Сравнительно простая, надежная и обладающая достаточно хорошими стабилизирующими свойствами (малой неста-

Rm Rh ш(н-А/?н)

/?ш+/? -д/?;

Для увеличения тока бареттирования мшкно включать одинаковые бареттеры на-

Рис. 17-35. Схема лампового компенсационного стабилизатора напряжения с двухкаскадным УПТ.

бильностью) схема (рис. 17-35) состоит из регулирующей лампы Д двухкаскадного усилителя постоянного тока (УПТ) на двух триодах Лг и Дз и схемы сравнен и.я, состоящей из ис-

точника опорного напряжения JIi и делителя напряжения (Ri, R2, Rs). С делителя R, Rs снимается необходимое анодное напряжение на лампы усилителя постоянного тока. Резистор Re ограничивает ток через стабилитрон JIi; /?7 и Rs являются анодными нагрузками ламп усилителя; R9 шунтирует регулирующую лампу Ль разгружая ее по току (устанавливается в случае необходимости). Конденсатор Ci шунтирует часть делителя в цепи сравнения, в результате чего увеличивается коэффициент усиления для неременной составляющей выходного напряжения; это снижает пульсацию на выходе стабилизатора. Конденсатор Сг служит для предотвращения возможности самовозбуждения схемы стабилизатора.

При увеличении напряжения на входе стабилизатора Ео или уменьшении его тока нагрузки /н выходное напряжение £ст будет стремиться возрасти. Это вызовет увеличение отрицательного нотенциала на сетке первого каскада усилителя JIs, уменьшение отрицательного потенциала на сетке второго каскада Л2 и увеличение отрицательного потенциала на сетке регулирующей лампы Ль В результате сопротивление регулирующей лампы для постоянного тока возрастет и на ней упадет почти весь излишек входного напряжения, а выходное напряжение останется почти без изменений. Чем больше коэффициент усиления усилителя и регулирующей лампы, тем меньше изменится выходное напряжение Ест- При уменьшении напряжения Ео или увеличении тока /н схема будет работать в обратном порядке.

Коэффициент стабилизации, показывающий, во сколько раз относительное изменение входного напряжения больше относительного изменения выходного (стабилизированного) напряжения, можно определить по приближенной формуле (для малых изменений входного напряжения)

Яш + Rip Ео

где [Хр-коэффициент усиления регулирующей лампы; Ку- коэффициент усиления усилителя постоянного тока; сопротивление, шунтирующее регулирующую лампу; /?/р - внутреннее сопротивление регулирующей лампы; величина опорного напряжения. . Более употребительной является величина нестабильности выходного напряжения Д£ст. выражаемая обычно в процентах от номинального значения выходного напряжения Ест Очевидно, что

Д£ст (%) =-

Способность стабилизатора напряжения поддерживать постоянство выходного на-

пряжения при медленных колебаниях тока нагрузки характеризуется его выходным сопротивлением Zj, которое в первом приближении можно подсчитать по формуле

Zi---

Очевидно, что чем меньше Zj, тем меньше будут колебания выходного напряжения при изменениях тока нагрузки.

, В качестве регулирующих ламп следует применять лампы, которые могут пропустить (при отрицательном смещении на сетке) требуемый ток нагрузки /н при сравнительно больших колебаниях анодного напряжения, не превышая при этом допустимого значения мощности, рассеиваемой на аноде. Эти лампы, как правило, имеют довольно большую крутизну, но малый коэффициент усиления. К таким лампам относятся специально разработанные для стабилизаторов лампы 6С19П, 6С41С, 6СЗЗС, 6С18С, 12С42С, 6С46Г, 6Н13С и некоторые другие. Кроме того, в качестве регулирующих можно использовать известные лампы 6Н6П, 6П1П, 6П6С, 6П15П, 6П30Б, 6ПЗЗП, 6С20С, ГУ-50, 6П37Н и др.

Для усилителей постоянного тока (УПТ) применяют маломощные лампы с достаточно большим коэффициентом усиления. К таким лампам относятся 6Н2П, 6Н9С, 6Н17Б, 6Н21Б, 6СЗП, 6С4П, 6С7Б, 6С15П, 6С32Б, 6С51Н, 6С52Н и др.

Источником опорного напряжения могут служить стабилитроны тлеющего или коронного разряда, а также кремниевые стабилитроны. Величина опорного напряжения должна быть меньше выходного стабилизированного напряжения; желательно, чтобы

£оп -(0.20,7) £ст.

Следует отметить, что в схемах электронных стабилизаторов стабилитроны обычно питаются от стабилизированного напряжения; поэтому ток через стабилитроны практически не изменяется и их напряжение остается строго постоянным при неизменной окружающей температуре. Зная температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилитронов, можно вычислить колебания опорного напряжения в заданном диапазоне температур. Значения ТКН даются в соответствующих справочниках. У стабилитронов тлеющего разряда ТКН в большинстве случаев имеет отрицательное значение а у кремниевых стабилитронов - ноложи-тельное.

Температурный уход опорного напряжения вызывает в схемах стабилизаторов напряжения (тока) такой же по величине (в %) и по знаку уход выходного стабилизированного напряжения (тока).

Пример расчета. Требуется рассчитать схему стабилизатора напряжения (рис. 17-35), имеющего следующие параметры:

а) выходное стабилизированное напряжение Ест =250 в с регулировкой в пределах 225-275 в;