Расчет параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне > Флэтора
Золотая квартира    

Расчет параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне

Расчет параметрического стабилизатора напряжения на стабилитроне

cdcaed2a

Содержание

Для корректной работы подключенных нагрузок необходимо поддерживать определенный диапазон выходных параметров источника питания. Для решения обозначенной задачи достаточно часто применяют стабилизатор на стабилитроне. Такие схемы отличаются не самыми лучшими показателями КПД. Однако для объективности нужно отметить наличие значительных преимуществ: простоту, надежность, хорошие функциональные хаpaктеристики.

Отсутствие существенных затруднений при самостоятельной сборке поясняет фото простого параметрического стабилизатора источника питания по напряжению

Принцип работы стабилитрона

Полупроводниковые приборы отличаются нелинейной реакцией при работе с разными токами (напряжениями). Для изучения функциональности пользуются вольтамперной хаpaктеристикой (ВАХ), которая наглядно демонстрирует взаимное влияние базовых параметров и особенности определенной конструкции.

ВАХ диода

Так как стабилитрон является одной из разновидностей диода, изучение принципов работы можно начать с рассмотрения типичного электронно-дырочного (n-p) полупроводникового перехода. В правой части показано включение диода в прямом направлении. Хорошо видно, как от порогового уровня Uп дальнейшее повышение напряжения сопровождается пpaктически линейным увеличением тока в цепи. Определенные потери можно учесть при составлении электрической схемы.

При обратном включении источника питания (левая часть рисунка) увеличение напряжения до показанного значения незначительно изменяет ток. Далее (при значении Uпр) возникает пробой, который определяется особенностями перехода:

  1. тепловой,
  2. лавинный;
  3. туннельный.

Первый из отмеченных в перечне вариантов означает чрезмерное повышение температуры и разрушение полупроводникового прибора. Третий – сопровождается увеличением тока, образованного парными зарядами. Для стабилизации подходит лавинная реакция в переходе. Как показано на графике, напряжение в этом режиме изменяется незначительно.

Основные параметры стабилитрона

Стабилизатор тока на транзисторе

Для создания рабочей схемы применяют обратное включение полупроводникового прибора. На анод подают «минус» источника питания. На катод – «плюс».

ВАХ стабилитрона

С помощью измерительной аппаратуры можно составить по точкам распределение электрических величин. На рисунке отмечены основные хаpaктеристики стабилитрона, которые нужно учитывать при расчете стабилизатора напряжения. Показаны уровни, определяющие:

  • начало пробоя;
  • рабочий режим (Uст, Iст);
  • максимально допустимое значение (Uобр, Imax).

Серийные приборы рассматриваемой категории способны стабилизировать напряжение в диапазоне от 0,6 до 210 V. Допустимый ток (Imax) ограничен мощностью рассеивания. Для улучшения этого параметра применяют монтаж на радиаторе через слой термопасты, эффективную пассивную и принудительную вентиляцию. Отмеченное на графике значение Imin соответствует уровню сохранения работоспособности перехода в обычном режиме. Для стабилизации используют участок ΔU, который хаpaктеризуется незначительным изменением напряжения при достаточно большом увеличении силы тока в обратном направлении (ΔI).

Параметрический стабилизатор

Стабилизатор напряжения на транзисторе

Для изучения рабочих режимов и принципов расчета можно использовать простейшую схему. Чтобы не повредить стабилитрон, ограничивают максимальный ток (менее уровня Imax по сопроводительной документации прибора) резистором Rогр. Нагрузка (Rн) соответствует электрическому сопротивлению подключаемого устройства. Для упрощения не рассматривают возможные индуктивные (емкостные) компоненты.

Схема параметрического стабилизатора

Трехфазный стабилизатор напряжения

Представленный ниже базовый вариант можно модернизировать. На втором рисунке показано последовательное расположение стабилитронов. Так можно составлять несколько приборов для получения необходимого значения напряжения Uст. Встречное соединение применяют для стабилизации переменного напряжения, когда действие функциональных компонентов ограничено соответствующими периодами волнового колебательного процесса.

Схемы

К сведению. Этот пример создан с применением классических принципов деления напряжения элементами Rогр и VD. Если правильно рассчитать рабочий режим, изменения на выходе источника питания будут сглажены.

Расчёт параметрического стабилизатора

Для вычислений рабочих параметров применяют следующие формулы:

  • с учетом деления напряжения разницу потенциалов на отдельных компонентах определяют следующим образом: Uвх = Uн + I*Rогр = Uн + (Iст + Iн)*Rогр;
  • для поддержания стабильного напряжения необходимо поддерживать допустимую силу тока в соответствии с ограничениями по ВАХ (Imin, Imax);
  • с учетом отмеченных принципов определяют номинал ограничительного сопротивления: Rогр = (Uвх min – Uст min)/ (In max + Iст min);
  • функциональный диапазон схемы параметрического стабилизатора уточняют по допустимому диапазону изменения входного напряжения: ΔUвх = Uвх max – Uвх min = Uст max + ((Iст max + In min) * Rогр – (Ucт min + (In max + I cт min) * Rогр);
  • для упрощения можно применить математическое преобразование формулы: ΔUвх = (Uст max – Uст min) + (Iст max – I ст min) * Rогр – (In max – In min) * Rогр;
  • с учетом сделанного разделения: ΔUвх = ΔUст +ΔIст * R огр + ΔIn * Rогр;
  • если ток в нагрузке не изменяется: ΔUвх = ΔIст * R огр;
  • энергетическую эффективность созданного устройства рассчитать можно с учетом потерь: КПД = (Uст*In)/(Uвх * Iвх) = (Uст/Uвх)/(1+Iст/In).

К сведению. Последняя формула объясняет увеличение энергетических затрат при повышении разницы между напряжением на входе и выходе. Аналогичное условие соблюдается при прохождении большего тока через полупроводниковый прибор.

Исходные данные определяют по параметрам источника питания (нагрузки). В соответствии с результатами вычислений подбирают подходящий ограничительный резистор и стабилитрон. Располагать компоненты нужно в соответствии с показанной на рисунке схемой.

Увеличение мощности параметрического стабилизатора

Простейший вариант схемы, где установлен только один полупроводниковый прибор, предполагает ограниченную мощность в нагрузке. Если загородный дом или другой объект нужно защитить от перепадов напряжения полностью, придется использовать более сложные решения.

Параллельный стабилизатор

Представленная ниже схема работает следующим образом. Транзистор выполняет функцию усилителя, что обеспечивает компенсационный эффект при увеличении выходного напряжения. Тем самым создают условия для прохождения гораздо большего тока в подключенной нагрузке, по сравнению с применением простейшего варианта, рассмотренного выше.

Схема параллельного включения с формулами для расчетов

Последовательный стабилизатор

Такое подключение нагрузки обеспечивает корректировку рабочих режимов за счет изменения отпирающего напряжение транзистора. Ток через стабилитрон ограничен номиналом резистора R2. Такой параметрический стабилизатор напряжения выполняет свои функции с высокой точностью. Коэффициент стабилизации при правильном расчете компонентов составляет от 14 до 20 ед.

Последовательная схема

Порядок включения

Расчет стабилитрона необходимо выполнять с учетом хаpaктеристик обратной ветви ВАХ. Точку номинального напряжения устанавливают в центре рабочего участка. Надо расположить правильно элементы стабилизатора, если применяются транзисторы и другие дополнительные компоненты. Для упрощения вычислений можно воспользоваться специализированным калькулятором в режиме онлайн. Такие возможности справочные ресурсы в интернете предоставляют бесплатно. В некоторых ситуациях удобно использовать схему на полевом транзисторе.

Стабилизатор с регулировкой напряжения

Представленный на картинке стабилизатор оснащен регулятором. С применением указанных компонентов при входном напряжении 50V на выходе можно поддерживать установленный пользователем уровень в диапазоне 16-27 V.

Видео


Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду

Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду Определение полярности конденсатора отечественного производства. Где у конденсатора плюс и минус. Как определить полярность при стертой маркировке? Электролитические конденсаторы, которые считаются необычными электронными компонентами....

29 01 2023 10:34:20

Что делать в случае поломки счетчика электроэнергии: кто должен менять и почему

Что делать в случае поломки счетчика электроэнергии: кто должен менять и почему Возможные неисправности счетчика электроэнергии. Кто должен менять электросчетчик и заниматься обслуживанием узла. Сломался счетчик электроэнергии: что делать. Сколько стоит проведение диагностики электрического счетчика в управляющей компании....

28 01 2023 23:27:42

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета

Виды поперечных сечений проводников: площадь и формула для его расчета Поперечные сечения проводников: самостоятельный расчет. Определение поперечного сечения. Измерение диаметра жилы. Геометрические формулы расчетов. Разница ГОСТов и ТУ....

27 01 2023 4:34:16

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит)

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит) От чего защищается электрооборудование. Государственный стандарт (ГОСТ) степеней защиты IP. Интерпретация кодов. Применение устройств с конкретными индексами. Расшифровка дополнительных букв в кодах. Особенности использования IP-кодировки...

26 01 2023 19:37:24

Душ с подсветкой: классификация, выбор

Душ с подсветкой: классификация, выбор Данная подсветка душа рассматривается многими людьми как вещь совершенно ненужная, но помимо эстетичного вида она имеет ещё определённую полезность....

25 01 2023 10:10:20

Расшифровка осциллограммы: измерение осциллографом

Особенности применения цифрового аппарата осциллографа и общие принципы функционирования. Расшифровка осциллограммы. Порядок подключения осциллографов. Возможности двухкaнaльного прибора. Определение угла сдвига фаз на осциллограмме....

24 01 2023 9:28:37

Детские светильники - особенности выбора и правила освещения

Детские светильники - особенности выбора и правила освещения Детские светильники выполнены с применением источников света специально созданных для детей и позволяют подобрать модели для общего и локального освещения....

23 01 2023 15:35:12

Взрывозащищенное электрооборудование: классификация, защита

Взрывозащищенное электрооборудование: классификация, защита В цехах и на территориях промышленных предприятиях, где возможно образование взрывоопасных веществ устанавливают взрывозащищенное электрооборудование....

22 01 2023 11:59:10

Светильники потолочные встраиваемые - классификация и выбор

Светильники потолочные встраиваемые - классификация и выбор Как выбрать светильники потолочные встраиваемые и каковы их преимущества. Какие есть различия и классификации встраиваемых источников света....

21 01 2023 12:52:36

Блок электрических розеток: подключение и установка своими руками

Блок электрических розеток: подключение и установка своими руками Блок электрических розеток: перед тем, как заменить розетку или новый вертикальный блок розеток следует вспомнить, что существует три типа таких устройств....

20 01 2023 9:14:49

Конструкция и особенности применения электролитических конденсаторов переменной емкости

Конструкция и особенности применения электролитических конденсаторов переменной емкости Виды электролитических конденсаторов: алюминиевые, танталовые, ниобиевые. Преимущества и недостатки конденсаторных установок использующих электролитические пусковые конденсаторы переменной емкости. Конструкция электролитического конденсатора переменной емкости....

19 01 2023 21:56:16

Общедомовой счетчик электроэнергии: закон и распределение

Общедомовой счетчик электроэнергии: закон и распределение Общедомовой счетчик электроэнергии, закон и распределение. Приборы могут быть одно-, двухтарифные и многотарифные - можно снизить затраты на освещение....

18 01 2023 18:10:29

Крепеж для электропроводки: дюбеля-хомуты, клипсы, скобы для крепления к стене и потолку

Крепеж для электропроводки: дюбеля-хомуты, клипсы, скобы для крепления к стене и потолку Что такое дюбель-хомут: применение, разновидности и особенности монтажа электропроводки. Как крепить кабеля без сверления: классификация крепежа. Способы крепления кабеля к стене или потолку с помощью металлического хомута....

17 01 2023 1:55:55

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы

Счетчики электроэнергии новые: самостоятельная замена и принцип работы Принцип работы электронного счетчика электроэнергии, все его компоненты. Преимущества такой установки по сравнению с индкуционным счетчиком, фото, видео....

16 01 2023 23:28:48

Изготовление паяльника в домашних условиях: порядок сборки инструмента

Изготовление паяльника в домашних условиях: порядок сборки инструмента Как сделать паяльник 220в своими руками в домашних условиях . Материалы для изготовления жала. Паяльник из проволочного резистора. Самостоятельная сборка мини паяльника. Этапы изготовления паяльников. Общие принципы самостоятельной сборки приборов....

15 01 2023 17:36:39

Расчет установленной мощности: определение величины суммарных мощностей

Расчет установленной мощности: определение величины суммарных мощностей Понятие об установленной и расчетной мощности. Установленная мощность: электрические станции, жилые и общественные здания, промышленные объекты - разница в вычислениях. Формулы для расчета установленных суммарных мощностей....

14 01 2023 5:26:12

Ремонт трaнcформаторов - все виды и особенности

Ремонт трaнcформаторов - все виды и особенности Ремонт трaнcформаторов их виды и периодичность. Вывод трaнcформатора в ремонт и последовательность действий при этом. Ремонт сварочных трaнcформаторов...

13 01 2023 19:36:59

Лампы для прожекторов: классификация, выбор, общие сведения

Лампы для прожекторов: классификация, выбор, общие сведения При выборе источника света для прожектора необходимо ориентироваться на способность длительно эксплуатироваться без проведения ремонтных работ....

12 01 2023 20:34:50

Особенности использования термостойких кабелей для саун, бань и парилок

Особенности использования термостойких кабелей для саун, бань и парилок Понятие термостойкого кабеля. Виды термостойких кабелей. Классификация жаростойкого термопровода. Расшифровка обозначений термопроводов для саун и бань. Конструктивные особенности термостойкой изоляции для проводов....

11 01 2023 2:44:43

Подача показаний домашних счетчиков электроэнергии

Подача показаний домашних счетчиков электроэнергии Что такое счетчик электроэнергии, куда подавать показания электросчетчиков, каковы сроки подачи ‒ все это вы узнаете с помощью нашей статьи!...

10 01 2023 4:24:55

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж

Подключение светодиодной ленты: общие сведения, монтаж Однокристальные и трехкристальные led-ленты. Грамотное подключение светодиодных лент к батарейке, колонкам или блоку. Как правильно монтировать изделие....

09 01 2023 17:42:14

Технические хаpaктеристики и разновидности стабилизаторов напряжения Ресанта

Технические хаpaктеристики и разновидности стабилизаторов напряжения Ресанта Стабилизатор бытовой: классификация. Электронные или цифровые устройства релейного типа. Маркировка стабилизаторов напряжения Ресанта. Технические хаpaктеристики моделей. Советы при выборе автоматического стабилизатора для дома....

08 01 2023 13:17:54

Датчики движения для включения освещения: инфpaкрасные, наружные, порядок установки

Датчики движения для включения освещения: инфpaкрасные, наружные, порядок установки Наиболее распространенные области применения датчиков движения для освещения. Датчик присутствия: типы и особенности монтажа и эксплуатации. Сенсорные инфpaкрасные датчики: настройка в зависимости от освещенности помещения....

07 01 2023 4:42:51

Снимаем показания счетчика - инструкция

Снимаем показания счетчика - инструкция Чтобы передать показания счетчика электроэнергии поставщику электроэнергии их нужно записать, этим мы и займемся в нашей статье....

06 01 2023 6:42:40

Настенные светильники: классификация, как правильно выбрать

Настенные светильники: классификация, как правильно выбрать С помощью светильников настенного типа создается основное и локальное освещение. Они имеют современный дизайн, легко монтируются и долго служат....

05 01 2023 18:24:57

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение

Демонтаж и замена старой проводки - экспертное мнение Помимо обязательного обесточивания сети, нужно подготовить рабочий инструмент. Непосредственный демонтаж электропроводки, после ее поиска, дело простое....

04 01 2023 8:57:40

Точечные светильники: установка, советы по расположению

Точечные светильники: установка, советы по расположению Установка точечных светильников выполняется на потолке, в нижней части навесных шкафов. С их помощью можно оформить грамотно и лаконично оформить интерьер....

03 01 2023 0:39:16

Определение энергоемкости плоских конденсаторов: от чего зависит энергоемкость

Определение энергоемкости плоских конденсаторов: от чего зависит энергоемкость Что такое плоский конденсатор: рассчитываем напряжение по формуле. От чего зависит электроемкость плоского конденсатора. Заряд и разряд, расчет электроемкости плоских конденсаторов. Как проверить емкость плоского конденсатора....

02 01 2023 1:31:19

Подключение проводов к выключателю: cхема подключения одноклавишного и двухклавишного

Подключение проводов к выключателю: cхема подключения одноклавишного и двухклавишного Подключаем проводы к выключателю самостоятельно - в статье собраны советы и правила, а также схемы которые помогут создать разводку кабеля к выключателям....

01 01 2023 11:14:47

Плавкий пpeдoxpaнитель: принцип действия,типы, назначение

Плавкий пpeдoxpaнитель: принцип действия,типы, назначение Пpeдoxpaнители в электрической цепи (плавкие вставки). Описание режимов работы. Рассмотрение их технических хаpaктеристик, достоинства и недостатки....

31 12 2022 17:48:54

Расчет освещения в бытовых и производственных помещениях

Расчет освещения в бытовых и производственных помещениях Расчёт количества и мощности светильников, а также ламп для освещения жилых и производственных помещений. Расчет прожекторного освещения....

30 12 2022 8:54:33

Виды аккумуляторных батареек: пальчиковые, мизинчиковые и прочие

Аккумуляторы и их виды: классификация аккумуляторных батареек в зависимости от размера, мощности и конструкции. АКБ: принцип работы и применение. Зарядные устройства для аккумуляторных батарей в зависимости от типа аккумуляторов....

29 12 2022 14:56:50

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит

Дифференциальная защита трaнcформатора и другие виды защит Основные виды применяемых при эксплуатации трaнcформаторов защит. Их принцип действия и выбор. Особенности защиты печных трaнcформаторов....

28 12 2022 16:41:12

Tрaнcформаторы для галогенных ламп - выбор и подключние

Tрaнcформаторы для галогенных ламп - выбор и подключние Tрaнcформаторы для галогенных ламп, их виды и питание, а также способы и схемы их подключения и использование в различных сферах....

27 12 2022 18:49:45

Принцип работы и таблица истинности D-триггеров: синхронных и двухступенчатых

Принцип работы и таблица истинности D-триггеров: синхронных и двухступенчатых Устройство и принцип работы д-триггера. Таблица истинности D триггера. Элементы с управлением по фронту. Схема реализации d-триггера. Использование триггеров регистрах сдвига и хранения. Реализация д триггера на ТТЛ элементах....

26 12 2022 9:43:41

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный

Подключение выключателя: однополюсный, двухполюсный Установка, выбор автоматического выключателя, его подсоединение к сети. Подключение светильника к выключателю....

25 12 2022 9:14:56

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация

Взрывозащищенные светильники - конструкция и классиикация Взрывозащищенные светильники используются во многих отраслях промышленности, обеспечивая безопасное нахождение человека на объектах с взрывоопасной средой....

24 12 2022 4:44:26

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент Преимущества использования коробов для решений по светодиодной подсветке помещений. Декоративная и целевая подсветка с использованием светодиодных лент в профилях в т.ч. алюминиевых. Классификация профилей по области применения и материалу изготовления. Размеры кабель-канала для светодиодной ленты....

23 12 2022 12:50:39

Установка для производства биогаза для частного или фермерского хозяйства

Установка для производства биогаза для частного или фермерского хозяйства Механизм образования газа. Сырье для биогаза. Биогаз: технология получения, преимущества и недостатки. Конструкция биогазовой установки для частного или фермерского хозяйства....

22 12 2022 4:14:43

Электротехника: основы, понятия, положения и определения

Электротехника: основы, понятия, положения и определения Основные понятия электротехники. Круг вопросов, рассматриваемых в большинстве курсов по электротехнике. Определения электромагнетизма, переменного тока и электрических машин (электродвигатели и генераторы)....

21 12 2022 12:55:39

Формулировка и физический смысл закона утечки энергии в пределах замкнутой цепи

Формулировка и физический смысл закона утечки энергии в пределах замкнутой цепи Законы Кирхгофа и термины, введённые в правила электротехники: ветвь, узел, контур. Отличие первого и второго закона Кирхгофа, значение этих законов для мировой науки. Методы расчетов по первому и второму законам Кирхгофа....

20 12 2022 8:58:14

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер Конструкция и принцип работы светодиодных ламп. Определение неисправности и разборка. Проверка светодиода. Ремонт светодиодной лампы: необходимые инструменты и материалы. О ремонте светодиодных люстр....

19 12 2022 18:20:12

О розетках для варочных панелей и духовых шкафов: подключение силовой розетки

О розетках для варочных панелей и духовых шкафов: подключение силовой розетки Какие розетки подходят для варочных панелей или духовых шкафов. Варианты изготовления и производители изделий. Правильная розетка для электроплит. Правила монтажа розеток для мощной кухонной техники....

18 12 2022 15:25:46

О поражении электрическим током:

О поражении электрическим током: Воздействие электротока на человеческий организм. Понятие электротравмы. Подразделение степеней тяжести поражения от удара электрическим током. Классификация электротравматизма. Виды местных электротравм....

17 12 2022 3:50:50

Как измерить емкость конденсатора без выпаивания: приборы и порядок действий

Как измерить емкость конденсатора без выпаивания: приборы и порядок действий Устройство и хаpaктеристики электролитических и неполярных конденсаторов. Возможные неисправности, проверка работоспособности деталей мультиметр. Измерение емкости элементов. Измерение прибором ESR. Снижение напряжения пробоя конденсатора....

16 12 2022 11:52:46

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно

Определение общего сопротивления в электрической цепи: как найти и чему оно равно Определение общего сопротивления в электрической цепи. Способы совмещения элементов. Виды сопряжений: последовательное, параллельное, смешанное. Особенности расчетов. Общее сопротивление электрической цепи: расчеты и формулы....

15 12 2022 5:55:46

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты

Кабель для электроплиты: какой провод нужен для подключения плиты Какого сечения нужен кабель для электроплиты при подключении. Какой кабель используется для подключения плиты в квартире....

14 12 2022 23:58:35

Гистерезиз и его магнитная петля: механизм возникновения петли гистерезиса

Гистерезиз и его магнитная петля: механизм возникновения петли гистерезиса Что такое гистерезис. Вещества и их магнитные свойства. Использование явления. Использование графического изображения петель гистерезиса для упрощения расчётов хаpaктеристик магнитных полей и параметров систем. Площадь магнитного гистерезиса....

13 12 2022 14:12:44

Технические и электрические параметры диода IN-5822: преимущества и недостатки

Технические и электрические параметры диода IN-5822: преимущества и недостатки Описание и специфические качества рабочей структуры диода Шоттки IN5822. Технические хаpaктеристики диодов типа IN 5822. Преимущества и недостатки свойственные диоду IN-5822....

12 12 2022 0:52:23

Безучетное потрeбление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети

Безучетное потрeбление электроэнергии: основные причины воровства электрики с сети Нормы подсчета неучтенного электричества, алгоритм оформления документов. Виды наказаний, иные последствия за незаконное подключение электрооборудования....

11 12 2022 21:15:42

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::