Расчет стабилизатора напряжения

Исходные данные для расчёта

U_вх = 20 В; ?U_вх= ±2 В; U_вых = 5 В; ?U_вых= ±0,5 В; I_н = 30 мА;? I_н = 10 мА.

t = -20±50°C; t_min =-70°C; t_max = 30 °C.

стабилизация мощность резистор ток.

Расчёт стабилизатора

Коэффициент стабилизации:

В качестве стабилитрона выберем прибор КС147А со следующими параметрами:

U_ст = 4.7 В при t = 20 °C; I_ст.min = 3 мА; I_ст.max = 58 мА; R_д = 56 Ом ТКН = 0.0043 В/К.

I_ст.max = 58 мА.

Ток через стабилитрон:

Сопротивление ограничивающего резистора:

Примем сопротивление равное R = 220 Ом Мощность выделяемая на резисторе:

Токи, протекающие через стабилитрон при изменении нагрузки:

Так как токи лежат в пределах рабочего диапазона токов выбранного стабилитрона, то оставляем его. Изменение напряжения стабилитрона в рабочем интервале температур. Отклонение рабочей температуры от 20 °C В сторону понижения температуры на:

В сторону увеличения температуры на:

Изменение напряжения стабилизации при отклонении температуры к минимальному значению:

Изменение напряжения стабилизации при отклонении температуры к максимальному значению:

Напряжение стабилизации при минимальной температуре вышло за нормируемый диапазон, значит необходимо применить термокомпенсирующие диоды и повторить расчёт.

Выберем диод серии КД103.

Параметры диода: U_дп = 0.6 В; R_дп = 8 Ом; ТКН_д = -0.001 В/К Число компенсирующих диодов:

При этом ТКН_д? ТКН_ст

Выходное напряжение стабилизатора:

Применив 4 диода напряжение на выходе превысит требуемый диапазон. Чтобы этого не произошло сократим количество диодов до 1 шт. Сделав это, мы не скомпенсируем полностью ТКН стабилитрона, однако сможем довести нижний порог до необходимого уровня.

Выходное напряжение при минимальной температуре:

Выходное напряжение при максимальной температуре:

При изменении температуры от минус 70 °C до плюс 10 °C выходное напряжение остаётся в допустимом диапазоне.

Выходное напряжение при 20°С:

Общее динамическое сопротивление:

Расчётный коэффициент стабилизации:

Параметры и схема стабилизатора напряжения:

Тип стабилитрона КС147А Тип диода КД103.

Сопротивление резистора 220 Ом Входное напряжение 20±2 В Выходное напряжение 5±0.5 В Ток нагрузки 30±10 мА Рабочий температурный диапазон от -70°С до +30°С Коэффициент стабилизации 1.176.