Необходимо учесть, что при низких выходных напряжениях (меньше 1-2 е) из-за большого влияния второстепенных факторов, особенно нулевого тока коллектора, температурная стабильность ухудшается в 2-3 раза по сравнению с рассмотреннор!.

Для схемы сравнения (рис. 17-49, а) находим максимальный относд1тельный (%/°С) температурный коэффициент стабилизатора без термокомпенсации по формуле

cs= TTwTT-ХТлГТ (17-131)

1<J (tоп.макс tea)

где Уио2мш-минимальный температурный коэффициент напряжения базы, равный -1,9 Л4е/°С; Ues. - напряжение между базой и эмиттером транзистора

Если а>ад, то применяем термокомпенсацию. При использовании схемы на рис. 17-49, а можно термокомпенсирующие стабилитроны включать в верхнее плечо делителя (как иа схеме рис. 17-53). При этом число термокомпенсирующих стабилитронов или диодов Лд определяется из условия

Л/д = -

где V[/62~~22 ме!°С есть температурный коэффициент напряжения базы транзистора Гг. Выбираем ближайшее целое число N, после этого, задаваясь, как и ранее, разбро- Уоп \р Уи&2 2 также учитывая разброс Uou и регулировку Свых, можно найти максимальный разброс температурного коэффициента по формулам:

Уоп.макс~Ус/б2мнн 10(С;п.макс + Сб2) +

ЮСвых.накс оп.мии ~ С/62макс

10(f/on.MHH-f Сб2)

Упр. макс ЮСвыхмин

(17-133)

Уи 62 макс ~ ~ 2 MefC; g2 X

- 1,9 жГО, Ynp.MEKc я - 1,7 лге/°С;

упр.мин - 1,5 мв/°С.

(В формулах Yon, Vc/62 Ynp выражены в мв/С, а Соп, Сб2, Свых-Б вольтах.)

В схеме на рис. 17-49, а при наличии одного опорного стабилитрона можно для термокомпенсации включить в прямом направлении последовательно с опорным стабилитроном один стабилитрон или диод. Прн этом, учитывая разбросы температурных коэффициентов отдельных элементов.

температурный коэффициент стабилизатора

будет в пределах +2,6-.--1,2 меГС, т.е.

менее 0,03%/ С.

При термокомпенсации схем на рис. 17-49, б, е нужно включать термокомпенси-руюпще р-п переходы- последовательно с Rgi пли (в зависимости от соотношений температурных коэффициентов и величин выходного и опорного напряжений). Условия термокомпенсации для этих схем при включении р-п переходов последовательно с Кд1 имеют вид:

Для схемы на рис. \7-49,б

/ Свых ,

Соп/(Соп-ЬСвых)

Для схемы на рис. 17-49, е

+ УпрЛ/д = 0.

с/62

1 -

+ Упр Лд = 0.

При этом имеется в виду, что для схем на рис. 17-49, бив соответственно

lYonl

Свых ~Ь Uq

с/62,

lYonl

>

с/бгГ

Если это условие не соблюдается, то для термокомпенсации необходимо включать р-п переходы последовательно с Кдг. В этом случае условие термокомпенсацип имеет вид;

Для схемы на рис. 17-49, б

Свых

Von

Свых + Со

с/62

Свых/(Соп + Свых)

Для схемы на рис. 17-49, е

Vnp/Vfl= 0;

с/62

Свых/Со

- Упр Л/д = 0.

Более подробно термокомпенсация стабилизаторов рассмотрена в [Л. 10]. При термокомпенсации по схеме на рис. 17-53 необходимо при расчете R/i, /?д.пер, Яцг учесть дополнительное напряжение компенсирующих р-п переходов, для чего в формулах (17-109) необходимо в зазмен-ателе вычесть из Свых.мии и Свых.макс величину прямого падения напряжения на термокомпенсирующих р-п переходах.

Производим ориентировочный расчет устойчивости стабилизатора с последовательным регулирующим элементом к коротким замыканиям:

а) Определяем максимальную мощность, рассеиваемую на мощных последовательных регулирующих транзисторах при коротком

замыкании в самых неблагоприятных условиях

пред -

ъх 1 макс

(17-134)

И находим ток короткого замыкания при

пред

2(Кв1 + с/ЛГ)

(17-135)

б) Определяем допустимую длительность короткого замыкания по формуле

где Л = 1 и Л=50 соответственно для германиевых и кремниевых транзисторов;

S - площадь р-п перехода одного из параллельно включенных мощных регулирующих транзисторов, которую находим в справочниках или из приближенных данных - табл. 17-15.

.сек

ответствующих номиналов. Ориентировочные ампер-секундные характеристики предохранителей приведены на рис. 17-52,

в) При необходимости уменьшить мощность Рпред можно ввести дополнительное сопротнвление последовательно с регулирующим транзистором, что увеличивает R.

Если /и оказывается меньще, чем время сгорания лредохранителей, или обусловлено специальными требованиями, то необходимо применить схемы быстродействующей защиты, рассмотренные в [Л. 10, 11].

Полный расчет стабилизатора напряжения

Проведем расчет для конкретной схемы стабилизатора напряжения (рис. 17-53) и следующих исходных данных. Номинальное выходное напряжение {/бых=12,6 е; выходное напряжение плавно регулируется от вых.1иин = 11,6 е до {Еых.макс =13,6 е. Максимальный ток нагрузки /н ==2 а, минимальный /н.кин=0.

Питание стабилизатора осуществляется от выпрямителя, напряжение питания которого меняется на At/c-f-=At/c-= 10%.

Допустимая нестабильность выходного напряжения в процентах при из.менении напряжения сети в заданных пределах Af/вых с.д =0,05%. Находим /Сст.д по формуле (17-71)

г 3 ч S 6 г В 3

Нрштть тока перегрузки.

Рис. 17-52. Ориентировочные ампер-секундные характеристики предохранителей типов ВП1 и ПК-30.

Если величина оказывается большей, чем время сгорания предохранителей типа ВП1 или ПК-30 при токе /к.з. определяемом по формуле (17-135), то используем в качестве элемента защиты предохранители со-

0.05%

= 200.

Допустимое напряжение пульсаций выходного напряжения п.вых.д=0,05%.

Допустимое изменение выходного напряжения при заданном изменении тока нагрузки А{/вых.н.д=0,2%. Находим /?бых.д по формуле (17-72)

R.. = = 0,0126 ом.

вых.д 100(2-0)

Диапазон рабочих температур: Гс.мвн= =-10° С; Гсмакс = +50° С; номинальная рабочая температура Гс = +20°С,

Допустимое изменение выходного напряжения при изменении окружающей температуры на ±30° С от -Ь20°С А вых.т.д= = ±1%. Находим Од по формуле (17-73)

ад = ==±0.033%/С.

Расчет. Находим коэффициенты изменения входного напряжения стабилизатора в режиме холостого хода [формула (17-74)]:

ами = 1-- = 0,9; 10

макс == 1 -- =1,1.

Задаемся относительной амплитудой пульсаций входного напряжения [формула (17-76)]

oni -0,5(1 - амин) = 0,5 (1 -0,9) = 0,05,

Находим коэффициенты изменения мгновенного значения входного напряжения стабилизатора в сторону уменьшения и увеличения [формулы (17-78), (17-79)]:

мвн = 0,9 - 0,05 = 0,85;

Л.акс= 1,1+0,05=1,15.

Задаемся величиной внутреннего сопротивления выпрямителя (17-81)

Rbi к 0,21/бь,х/н = ~ 1,25 ом.

Задаемся минимально допустимым напряжением на коллекторе составного регулирующего транзистора с учетом возможного применения параллельного соединения мощных германиевых транзисторов и возможного разброса напряжения выпрямителя

Выбираем Ск.э1мин=3 е. Задаваясь дополнительным током стабилизатора /доп =0,1 а, определяем максимальный ток выпрямителя (17-82)

/ех1 = 2 + 0,1 =2,1а. ,

Ех1 какс 1

Определяем 1/, С, , Сбх1 н . Сех1 макс, н (17-83):

.13,6+3-f2,l.l,25

-=---= 22

Свх1макс = 22,6.1,1 = 24,9е; вх1макс = 22,6.1,15 = 26 е; Cbxib = 22,6 - 2,1 1,25 = 20 е; Свх1макс.н = 24,9 - 2,1 -1,25 = 22,3 е.

Определяем номинальную и максимальную мощности выпрямителя (17-84):

Р = 22,6-2,1 =47,5 ет;

Рмакс = 24,9-2,1 =52,Зет.

Определяем номинальную и минимальную выходную м-ощности стабилизатора при токе /н [формула (17-85)]:

Рбь,х = 2-12,6 = 25,2 вт;

/вых.мин = 2-11,6 = 23,2 ег.

Определяем номинальный и максимальный к. п. д. стабилизатора с выпрямителем при токе /н (17-86):

т) = 25,2/47,5 = 0,53;

11мин = 23,2/52,3 = 0,44.

Определяем максимальную мощность потерь, выделяемых в стабилизаторе (17-87).

Рп = 52,3(1-0,44) =29,1 ет.

Величины: выходное напряжение нагруженного выпрямителя Ubx1h> максимальный ток выпрямителя Ibxi, максимальная выходная мощносягь выпрямителя Рмакс - BxiBi. внутреннее сопротивление выпрямителя Rbi, коэффициент пульсации выпря-

мителя ап1 используются как исходные данные для расчета выпрямителя. Мощность потерь Рп с учетом дополнительных потерь используется для определения теплового режима и габаритов стабилизатора.

Определяем максимальное мгновенное напряжение между коллектором и эмиттером мощного регулирующего транзистора

Ск.эИмакс = 26 - 11,6 -

- (0-f 0,1) 1,25 f 14,3s.

Определяем максимальную среднюю мощность, рассеиваемую в мощном регулирующем транзисторе (17-89), принимая /h/?c V=0,5 е,

Рк.э11шкс= (22,3 - 11,6 - 0,5) 2 = 20,4 ет.

По Рк.эИмакоСк.эИ макс и/ки=/н, учитывая данные табл. 17-15, выбираем в качестве мощных регулирующих транзисторов два транзистора типа П210, включенных параллельно.

Определяем величину симметрирующих сопротивлений параллельно соединенных мощных регулирующих транзисторов (17-90)

0,5-2

Rc = --- = 0,5 ом.

Находим из табл. 17-15 тепловое сопротивление /?/к.т = 0.2° С/вт; Rti Qbt: Задаемся коэффициентом теплоотдачи теп-лоотвода /Ст-0,0008 етГС-см и максимальной допустимой температурой р-п переходов Тпц макс=+77° С (на 8° С меньше J п.макс ).

Находим суммарную поверхность тепло-отводов для обоих параллельно включенных транзисторов (17-91)

20,4

St > -

0,8-10-=

77-50 -- (0,2+1)

1 700 см.

Находим максимальный нулевой ток коллектора одного транзистора П210 при температуре Гпи макс=-f 77° С (17-92), используя данные табл. 17-15, 77-20

а 20 ма.

/копкакс

=0,4 - 2

Находим ток смещения транзистора Т\о составного транзистора (рис. 17-51), протекающий через сопротивление R12 (17-93),

/12 ~ 1,2/ко11макс ЛГ= 1,2-20-2 50 ма.

Находим сопротивление R12 (17-94) 11,6

- - = 5-Г1з 220 ож.

Задаемся изменением базового тока составного регулирующего транзистора