Расчеты для линейного источника питания

Ваша базовая конструкция работоспособна, но требует, чтобы R1 был достаточно мал, чтобы даже при минимальном напряжении питания D1 оставался в состоянии насыщения. Колебания напряжения питания (например, гул 120 Гц) вызовут изменение тока через D1, что, в свою очередь, может привести к изменению выходного напряжения. Производительность можно улучшить, используя трехтранзисторную схему с отрицательной обратной связью. Поскольку это звучит как домашнее задание, я просто опишу самое необходимое. Подайте питание от источника к нагрузке через PNP-транзистор Q1, база которого подается через NPN-транзистор Q2 на землю (вы можете поэкспериментировать с резистором между базой Q2 и землей). Используйте NPN-транзистор Q3 для реализации схемы, которая отводит ток от базы Q2, когда выходное напряжение находится на уровне или выше напряжения, контролируемого стабилитроном.

При использовании такой схемы ток через стабилитрон не будет зависеть от входного напряжения, оставаясь постоянным на уровне, когда Q3 начинает включаться. Кроме того, схема может работать с входными напряжениями, которые находятся в пределах нескольких сотен милливольт от желаемого выходного напряжения. Должна быть возможность реализовать базовую схему с вышеупомянутыми тремя транзисторами, двумя резисторами (не считая нагрузки) и стабилитроном. Добавление большего количества резисторов может улучшить производительность, но описанная схема должна хорошо работать в качестве отправной точки. Обратите внимание, что в этой последней схеме стабилитрон можно заменить резистором в обмен на меньшую точность выходного напряжения.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Начните с трансформатора, выпрямителя и конденсатора, чтобы получить исходное напряжение постоянного тока. Трансформатор должен быть рассчитан на большее напряжение, чем вы ожидаете получить от регулируемой цепи. Допустим 15В. Стабилитрон должен быть рассчитан на напряжение, эквивалентное выходному напряжению плюс Vbe транзистора. Предположим, 12,6 В. Мощность стабилитрона поможет вам рассчитать сопротивление, необходимое для ограничительного резистора. Если мы предположим резистор 1 кОм, ток через резистор будет (15–12,6 В)/1000, или 2,4 мА. Мощность диода составляет 2,4 мАх 12,6 В или 30 мВт. Если вы используете стабилитрон на 500 мВт, вы можете уменьшить сопротивление последовательного резистора. 2,4 мА, проходящие через резистор, умножаются на Hfe транзистора. 2N4401 слишком мал для ваших целей, он не будет пропускать достаточный ток. Попробуйте TIP122. Он имеет Hfe 1, 000 или более, поэтому он будет хорошо усиливать ток 2,4 мА. Чтобы рассчитать, какая мощность будет рассеиваться через транзистор, умножьте максимальный выходной ток на напряжение на резисторе R1.