Теоретическая часть.

Изучение принципов работы стабилизатора напряжения.

 

Москва 20011.

Лабораторная работа №5

Исследование возможных схем последовательного стабилизатора напряжения средствами Multisim 10.

Цель работы:

Провести моделирование и анализ работы схем транзисторного стабилизатора напряжения помощью программы Multisim 10. Определить показатели качества стабилизатора напряжения.

Теоретическая часть.

Требования на электропитание электронных устройств зависит от их конструктивного исполнения и особенностей их эксплуатации. Для стационарных - от электросети с использованием соответствующих конструкций выпрямителей и электронных стабилизаторов напряжений. Для автономных устройств - от сухих элементов, батарей или от аккумуляторов.

Для относительно простых устройств вполне достаточны стабилизаторы. обеспечивающие выходные токи в несколько десятков миллиампер. Для более сложных, например, имеющих в своем составе усилители мощности (для передатчиков - мощные оконечные каскады, для приемников - усилители низкой частоты с выходной мощностью более 0.1Вт) требуются стабилизаторы, рассчитанные на выходные токи 100 и более миллиампер.

Стабилизирующие свойства полупроводникового прибора или схемы характеризуются его дифференциальным сопротивлением, которое выражают как отношение изменения напряжения стабилизации к вызвавшему его малому изменению тока стабилизации, т.е.

Простейший стабилизатор — параметрический, работающий как делитель нестабилизированного напряжения

Рис. 1 Параметрический стабилизатор напряжения

 

Нестабилизированное напряжение, подаваемое от выпрямителя на вход стабилизатора, должно быть на 40...50% больше напряжения стабилизации используемого стабилитрона. Нагрузка Rн подключена параллельно стабилитрону, и напряжение на ней соответствует напряжению стабилизации использованного полупроводникового прибора. Благодаря стабилизирующим свойствам ток через стабилитрон изменяется пропорционально току нагрузки, но только в обратном порядке, поэтому общий ток, потребляемый от выпрямителя самим параметрическим стабилизатором и подключенной к нему нагрузкой, остается практически неизменным.

Эффективность работы стабилизатора оценивают коэффициентом стабилизации напряжения Кст — числом, показывающим, во сколько раз уменьшаются пульсации выпрямленного напряжения на выходе устройства по сравнению с такими же характеристиками входного напряжения.

Определить коэффициент стабилизации напряжения простейшего параметрического стабилизатора можно по упрощенной формуле

Параметрический стабилизатор напряжения, можно использовать для питания многих простейших радиотехнических устройств и их узлов, при этом потребляемый ими ток не должен превышать максимальный ток через используемый стабилитрон.

Для питания приемника, усилителя ЗЧ или другого устройства, потребляемый ток которого превышает максимальный ток стабилитрона, в стабилизатор напряжения вводят транзисторный усилитель тока.

Примером может служить компенсационный стабилизатор напряжения.

Рис. 2 Компенсационный стабилизатор напряжения

Напряжение на выходе такого стабилизатора, а значит, и на его нагрузке R_n равно разности напряжений стабилизации стабилитрона D4 и на эмиттером р-п переходе транзистора V2. А так как напряжение на базе транзистора относительно эмиттера (напряжение смещения) составляет доли вольта, то можно считать, что выходное напряжение Uвых равно напряжению Uст используемого стабилитрона.