Оригінальний аналог потужного стабілітрона на транзисторі схема. Коментарі до запису аналог потужного стабілітрона відключено

Для стабілізації напруги живлення навантаження нерідко користуються найпростішим стабілізатором - параметричним (Рис. 1), В якому живлення від випрямляча надходить через баластовий резистор, а паралельно навантаженню включають стабілітрон.
Подібний стабілізатор працездатний при струмах навантаження, що не перевищують максимального струму стабілізації даного стабілітрона. А якщо струм навантаження значно більший, користуються потужнішим стабілітроном, наприклад, серії Д815, що допускає струм стабілізації 1 ... 1,4 А.
За відсутності такого стабілітрона підійде малопотужний, але використовувати його потрібно в парі з потужним транзистором, як показано на Рис. 2.У результаті виходить аналог потужного стабілітрона, що забезпечує на навантаженні досить стабільну напругу навіть за струму. 2 Ахоча максимальний струм стабілізації вказаного на схемі стабілізатора КС147Аскладає 58 мА.

Це набагато нижче напруги пробою стабілізатора діода, тому він не руйнуватиметься і не проводитиме струм. У цьому відношенні при цьому низькій напрузі діод не працюватиме, навіть якщо він буде упередженим! Таким чином, діод перестає регулювати напругу. Принаймні 6 вольт повинні бути скинуті, щоб активувати його.

Аналітична методика видалення стабілітрону зі схеми та спостереження наявності або відсутності достатньої напруги для його проведення є звуковою. Просто тому, що стабілітрон підключається до ланцюга, не гарантує, що повна напруга стабілітрона завжди буде скинута на нього! Пам'ятайте, що стабілітрони працюють, обмежуючи напругу до деякого максимального рівня; вони не можуть компенсувати нестачу напруги.

Працює аналог так. Поки напруга, що надходить від випрямляча, менше напруги пробою стабілітрона, транзистор закритий, струм через аналог незначний (пряма горизонтальна гілка вольт-амперної характеристики аналога, наведеної на Рис. 4). При збільшенні напруги живлення стабілітрон пробивається, через нього починає протікати струм і транзистор відкривається (вигнута частина характеристики) Подальше збільшення напруги живлення призводить до різкого зростання струму через стабілітрон і транзистор, а значить, до стабілізації вихідної напруги на певному значенні (вертикальна гілка характеристики), як і у звичайному параметричному стабілізаторі.
Ефект стабілізації досягається завдяки тому, що в режимі пробою стабілітрон має малий диференціальний опір і з колектора транзистора на його базу здійснюється глибокий негативний зворотний зв'язок. Тому при зменшенні вихідної напруги зменшуватиметься струм через стабілітрон і базу транзистора, що призведе до значно більшого (у h 21Ераз) зменшенню колекторного струму, А значить, до збільшення вихідної напруги. При збільшенні вихідної напруги буде спостерігатися зворотний процес.

значення стабілізованої вихідної напруги визначають підсумовуванням напруги стабілізації стабілітрона з напругою емітерного переходу відкритого транзистора (» 0,7 Вдля кремнієвого транзистора та » 0,3 Вдля германієвого). Максимальний струм стабілізації аналога буде практично в h 21Еразів перевищувати такий самий параметр використовуваного стабілітрона. Відповідно в стільки ж разів буде більша і потужність розсіювання на транзисторі в порівнянні з потужністю на стабілітроні.
З наведених співвідношень неважко зробити висновок, що статичний коефіцієнт передачі потужного транзистора повинен бути не меншим від приватного від поділу максимального струму споживання навантаження до максимальному струмустабілізації стабілітрона. Максимально допустимий струм колектора транзистора та напруга між колектором та емітером повинні перевищувати відповідно заданий струмстабілізації аналога та вихідна напруга.
При використанні транзистора структури р-п-рйого слід підключати відповідно до наведеної на Рис. 3схемою. У цьому варіанті транзистор можна зміцнити безпосередньо на шасі конструкції, що живиться, а інші деталі аналога змонтувати на висновках транзистора.

Для зниження пульсацій вихідної напруги та зменшення диференціального опору аналога паралельно висновкам стабілітрону можна включити оксидний конденсатор ємністю 100...500 мкФ.
На закінчення трохи про температурний коефіцієнт напруги (ТКН)аналога. При використанні прецизійних стабілітронів серій Д818, КС191, ТКНаналога буде значно гірше ТКНстабілітрона. Якщо застосований стабілітрон з напругою стабілізації більше 16, ТКНаналога буде приблизно дорівнює ТКНстабілітрона, а зі стабілітронами Д808 - Д814 ТКНаналога покращиться.

Таким чином, будь-який ланцюг стабілітронного діода буде працювати доти, поки опір навантаження буде дорівнює або більше деякого мінімального значення. Якщо опір навантаження занадто низький, це призведе до занадто великому струму, зменшивши занадто велику напругу на резисторі, що знижує рівень, залишивши при цьому напругу на стабілітроні. Коли стабілітрон зупиняє струм, він більше не може регулювати напругу, а напруга навантаження падає нижче за точку регулювання.

Тим не менш, наша схема регулятора зі зменшуючим резистором 100 кОм має бути гарною для деякого значення опору навантаження. Щоб знайти це допустиме значення опору навантаження, ми можемо використовувати таблицю для розрахунку опору в ланцюзі двох резисторів, ввівши відомі значення загального опору напруги та опору резистора та розраховуючи для очікуваної напруги навантаження 6 вольт.


При переробці комп'ютерних імпульсних блоків живлення (далі - ДБЖ) під зарядні пристрої автомобільних акумуляторів, готові вироби необхідно чимось навантажувати. Спочатку це була стара акумуляторна батарея з автомобільною лампою 12В 40/45Вт.

Перероблені ДБЖ трималися під максимальним навантаженням протягом дня. Але після виготовлення десятого пристрою акумулятор помер, замкнули між собою пластини. Спроба навантажувати ДБЖ потужними лампами або резисторами не радувала, тому що при різних струмах навантаження на виході отримуємо різну напругу, не зручно налаштовувати ДБЖ.

При використанні 4-вольтів через резистор падіння та опір 100 кОм у ньому струм через нього становитиме 324 мкА. Будучи послідовною схемою, струм дорівнює всім компонентам будь-якої миті часу. Розрахунок опору навантаження тепер є простим питанням Закону Ома, даючи нам 889 кому.

Таким чином, якщо опір навантаження дорівнює 889 кОм, на ньому буде 6 вольт, діод або діод. Будь-який опір навантаження менше 889 ком призведе до напруги навантаження менше 6 вольт, діоду або без діода. За наявності діода напруга навантаження регулюватиметься до 6 вольт за будь-якого опору навантаження більше 889 кОм.

Тому прийнято рішення виготовити аналог потужного стабілітрона з регульованою напругою стабілізації!

Схема та опис конструкції


Резистором R6 можна регулювати напругу стабілізації від 6 до 16 Ст.

Було виготовлено два такі пристрої. У першому варіанті як транзисторів VT1 і VT2 застосовані КТ803, але внутрішній опір було занадто велике, так при струмі 2 А напруга стабілізації склала 12, а при 8 А - 16 В.

При початковому значенні 1 ком для понижуючого резистора наша схема регулятора змогла адекватно регулювати напругу навіть при опорі навантаження до 500 Ом. Ми бачимо компроміс між розсіюванням потужності та допустимим опором навантаження. Прискорювальний резистор з більш високою ефективністю зменшив розсіювання потужності за рахунок підвищення допустимого мінімального значення опору навантаження. Якщо ми хочемо відрегулювати напругу для низькоомних навантажувальних опорів, ланцюг повинен бути підготовлений для роботи з більш високою потужністю, що розсіюється.

У другому варіанті використані складові транзистори КТ827, так при струмі 2 А напруга стабілізації склала 12, а при 10 А - 12,4 В.

Колектори транзисторів VT1 та VT2 електрично можна з'єднати з корпусом. Вентилятор М1 служить для охолодження радіатора, на якому встановлені транзистори VT1 ​​і VT2 при замиканні контактів вимикача SA1 збільшується продуктивність вентилятора. Світлодіод HL1 служить для індикації роботи пристрою.

Зенерівські діоди регулюють напругу, діючи як додаткові навантаження, притягуючи більш-менш струм у міру необхідності, щоб забезпечити постійне падіння напруги на навантаженні. Це аналогічно регулюванню швидкості автомобіля шляхом гальмування, а не зміною положення дросельної заслінки: це не тільки марнотратно, а й гальма повинні бути сконструйовані для керування всією потужністю двигуна, коли умови руху не вимагають цього. Незважаючи на цю фундаментальну неефективність конструкції, ланцюги стабілітронного діода широко використовуються через їхню простоту.

Сам пристрій зібрано в корпусі від комп'ютерного блокуживлення, використаний штатний вентилятор М1, транзистори VT1 ​​та VT2 встановлені на радіаторі площею не менше 250 см кв. Діод VD1 на струм 10 – 20 А служить захисту схеми від переполюсовки. Стабілітрон VD1 на напругу стабілізації 3 - 6 ст.

Налаштування

Після перевірки правильності монтажу, аналог потужного стабілітрону підключають до джерела струму на 1 - 2 А і резистором R6 встановлюють напругу для розрядженого кислотного акумулятора, скажімо 11 В. Збільшують струм до 10 - 12 А, при цьому напруга не повинна зрости більш ніж на 0, 5 Ст.