Дон ГТУ
Лабораторная работа №1
АКГ
АУТПТЭК
Цель работы: изучение принципа действия стабилитрона, освоение методики расчета схемы параметрического стабилизатора напряжения.
1 КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1 Кремниевые стабилитроны
Стабилитрон — полупроводниковый диод, напряжение на котором в области электрического пробоя при обратном смешении слабо зависит от тока в заданном его диапазоне. Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения.
В полупроводниковых стабилитронах используется свойство незначительного изменения обратного напряжения на р-n - переходе при электрическом (лавинном или туннельном) пробое рис. 1.1. Это связано с тем, что небольшое увеличение напряжения на р-n - переходе в режиме электрического пробоя вызывает более интенсивную генерацию носителей заряда и увеличение обратного тока. Участок 1-2 рис. 1.1 является рабочим участком вольтамперной характеристики.
Рисунок 1.1 – Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона.
Основным параметром стабилитрона является напряжение стабилизации Ucт, равное напряжению пробоя. Шкала напряжений у промышленных стабилитронов лежит в пределах 3—180 В.
Точка 1 на характеристике соответствует минимальному току стабилитрона 1ст.min , при котором наступает пробой. Точке 2 соответствует максимальный ток стабилитрона Iст.max, достижение которого еще не грозит тепловым пробоем р- n- перехода. Iст.max ограничивается величиной максимальной мощности рассеяния Рmax.
Параметром, характеризующим наклон рабочего участка характеристики, является динамическое сопротивление стабилитрона Показателем зависимости напряжения стабилизации от температуры служит температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН) Он определяет изменение напряжения стабилизации при изменение температуры окружающей среды на 1°С, выраженное в процентах. Для кремниевых стабилитронов ТКН может быть положительным и отрицательным. При туннельном характере пробоя ТКН имеет положительный знак, а при лавинном — отрицательный знак. Для уменьшения ТКН последовательно со стабилитроном включают полупроводниковые диоды, имеющие противоположный знак ТКН.
Полупроводниковые стабилитроны применяются в основном в стабилизаторах напряжения.
1.2 Параметрические стабилизаторы напряжения
Существуют два типа стабилизаторов напряжения: параметрические и компенсационные. В параметрических стабилизаторах используется постоянство напряжения стабилитрона при изменении протекающего по нему току. Схема параметрического стабилизатора приведена на рис. 1.2 Она состоит из балластного резистора RБ и стабилитрона VD. Нагрузка подключается параллельно стабилитрону.
Дестабилизирующими факторами схемы являются изменения напряжения источника питания Е изменения сопротивления Rн (тока IН ) нагрузки.
Приведем основные соотношения, необходимые для расчета параметров стабилизатора.
Главным при расчете стабилизатора является выбор типа стабилитрона на напряжение нагрузки Ucт=Uн и обеспечение условий его работы, при которых изменяющийся в процессе работы ток стабилитрона Iст не выходил бы за пределы рабочего участка, т. е. не был меньше Icт.min и больше Iст.мах рис. 1.1.
Основные соотношения токов и напряжений ползаем, воспользовавшись первым и вторым законом Кирхгофа:
(1.1)
(1.2)
где
Из этих соотношений ток стабилитрона определяется выражением:
Напряжение Uн, определяемое напряжением Ucт, изменяется незначительно, в связи с чем его можно считать неизменным. Тогда при изменении тока нагрузки (сопротивления Rn) и напряжения Е ток Iст будет изменяться от некоторого минимального до максимального значения. Минимальному значению тока стабилитрона будет соответствовать минимальные значения Еmax и Rmin, а максимальному значению тока стабилитрона — максимальные значения Емах и Rmax. Расчет стабилизатора сводится к тому, чтобы выбрать величину сопротивления RБ, при которой через стабилитрон протекал бы ток Ict.min. соответствующий началу его рабочей характеристики. Балластное сопротивление определяется выражением
(1.4)
Ток , протекающий через стабилитрон в процессе работы схемы, учитывают выбором типа прибора по току, исходя из того, чтобы этот ток не превышал максимально допустимого значения, указанного в справочнике. Максимальные мощности, рассеиваемые на стабилитроне и резисторе RE, рассчитывают по формулам
(1.5)
(1.6)
Показателем качества стабилизации напряжения служит коэффициент стабилизации Кет, показывающего во сколько раз относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора меньше вызвавшего его относительного приращения напряжения на входе:
(1.7)
С учётом того, что Rн >>rд и RБ >>rд, выражение для коэффициента стабилизации запишем в виде выходное сопротивление параметрического стабилизатора Rвих = rд.
Другие работы по теме:
Стабилизатор напряжения
Содержание Введение 1. Обзор литературы по теме 2. Выбор описание электрической схемы устройства 3. Расчёт элементов схемы 4. Методика испытания устройства
Расчет вторичного источника питания
Данные для расчета № варианта Iн, мА Uн, В ΔUн+, В ΔUн-, В εвых Кст мин № рисунка схемы ЗАДАНИЕ Провести полный расчет вторичного источника питания, структурная схема которого изображена на рси.1, по следующим данным:
Расчет вторичного источника питания
Стабилизация среднего значения выходного напряжения вторичного источника питания. Минимальный коэффициент стабилизации напряжения. Компенсационный стабилизатор напряжения. Максимальный ток коллектора транзистора. Коэффициент сглаживающего фильтра.
Универсальный блок питания
Министерство общего и профессионального образования Томский политехнический университет Курсовая работа по электронике «Универсальный блок питания»
Указания по лабам
АЛМАТИНИСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра промышленной электроники ПреобразовательнаЯ техника МИКРОМИНИАТЮРИЗАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ВТОРИЧНОГО
Стабилитроны
Реферат «Стабилитроны» Выполнил: Проверил: 2001 г. Стабилитроны – приборы тлеющего и коронного разряда. Наиболее распространены стабилитроны тлеющего разряда, работающие в режиме нормального катодного падения. В последнее время они все чаще заменяются полупроводниковыми стабилитронами.
Расчет компенсационных стабилизаторов напряжения
СОДЕРЖАНИЕ Введение 2 1. Обзор и анализ источников питания 3 2. Выбор и анализ структурной схемы 4 3. Разработка принципиальной электрической схемы 6 4. Расчет схемы электрической принципиальной 7
Расчет электропривода
Саратовский Государственный Технический Университет Кафедра АЭУ Курсовая работа по электроприводу «Расчет электропривода» Саратов – 2008 Содержание
Разработка и расчет двухкаскадного усилителя с релейным выходом
На базе таких усилителей строят схемы нуль-индикаторов с мощностью срабатывания нескольких десятков микроватт, схемы измерительных органов защиты, подключаемые к маломощным датчикам, и исполнительные элементы с выходной мощностью до нескольких киловатт.
Схема напряжения на диодах
Определение среднего значения выпрямленного напряжения на нагрузке и амплитудного значения тока через диод. Схема тока заряда и разряда конденсаторов и двухкаскадного усилителя. Параметрический стабилизатор постоянного напряжения на стабилитроне.
Стабилизаторы напряжения и тока
Понятие, сущность, классификация, основы проектирования и расчета стабилизатора напряжения последовательного типа. Методика проектирования однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением, порядок вычисления его параметров.
Исследование полупроводникового стабилитрона
Стабилитрон - диод для стабилизации напряжения. Экспериментальное исследование характеристик полупроводникового стабилитрона. Использование программы Electronics Workbench. Схемы прямого и обратного включения стабилитрона, понятие его рабочих участков.
Основы радиоэлектроники и схемотехники
Расчет стабилизированного источника питания с мостовой схемой выпрямителя, каскада с общей базой и значений тока коллектора, соответствующего режиму насыщения. Определение условий обеспечения стабилизации рабочей точки падения напряжения на резисторе.
Система управления стабилизатором напряжения
Составление функциональной схемы стабилизатора напряжения, принципиальной электрической схемы. Принцип работы силовой части. Специфика разработки системы управления стабилизатором напряжения, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования.
Регулировка источников питания РЭС
Основные параметры источников питания. Настройка и регулировка нестабилизированных ИП (НИП). Регулировка стабилизированных ИП. Напряжение сети. Структурная схема стабилизатора компенсационного типа. Импульсные источники питания и их структурная схема.
Расчёт и проектирование вторичного источника питания
Разработка и проектирование принципиальной схемы вторичного источника питания. Расчет вторичного источника питания, питающегося от сети переменного тока, для получения напряжений постоянного и переменного тока. Анализ спроектированного устройства на ЭВМ.
Разработка узла компаратора регулятора напряжения
Анализ основных тенденций в современных полупроводниковых интегральных микросхемах (ИМС). Структурная схема блока компаратора. Физическая структура и топология биполярного n-p-n транзистора на основе подложки p-типа с эпитаксиальным и скрытым слоем.
Исследование параметрического стабилизатора напряжений
Определение внутреннего сопротивления параметрического стабилизатора напряжений, его измерение на выходе стабилизатора с помощью вольтметра. Данные для расчёта коэффициента стабилизации. Реализация эквивалентной схемы параметрического стабилизатора.
Лабораторная работа №1 по Delphi
Министерство общего и профессионального образования Владимирский Государственный Университет Кафедра УИТЭС Лабораторная работа №1 «Исследование характеристик феррорезонансного стабилизатора напряжения»
Моделирование электрических цепей с нелинейными элементами
Моделирование схем с резистивным нелинейным элементом. Исследование характеристик транзистора. Графический ввод, редактирование и анализ принципиальных схем в режимах анализа переходных процессов, частотного анализа и анализа в режиме постоянного тока.