Стабилизатор с полевым транзистором 9В/150мА (КП903,551УД1)

Следующий стабилизатор напряжения (рис. 1.3) предназначен для питания высококачественной аппаратуры. Применение в нем полевого транзистора в качестве регулирующего элемента (VT1) позволило питать источник образцового напряжения (резистор R1, стабилитрон VD1) и усилитель постоянного тока (операционный усилитель DA1) выходным стабилизированным напряжением, а также ослабить до минимума связь между входом и стабилизатором (через канал сток-исток транзистора), что уменьшило проникновение пульсаций входного напряжения в нагрузку.

Основные технические характеристики:

Коэффициент стабилизации напряжения...................................70000;

Входное напряжение, В .............................................................10...20;

Выходное напряжение, В .....................9;

Максимальный ток нагрузки, мА .......... 150;

Выходное сопротивление, Ом .......... 0,003.

Коэффициент стабилизации напряжения был измерен при токе нагрузки 30 мА цифровым вольтметром В7-34. При изменении входного напряжения от 10 до 20 В выходное изменялось не более чем на 0,0001 В, что соответствует коэффициенту стабилизации около 70000.

Стабилизатор не боится короткого замыкания на выходе и перегрузок по току. С увеличением тока нагрузки напряжение затвор-исток и сопротивление канала сток-исток полевого транзистора уменьшаются. При этом напряжение на выходе ОУ увеличивается до максимального значения, которое всегда меньше питающего напряжения. При дальнейшем увеличении тока нагрузки напряжение затвор-исток транзистора становится постоянным и равным разности выходного напряжения стабилизатора и напряжения насыщения на выходе ОУ, при этом стабилизатор переходит в режим стабилизации выходного тока. При коротком замыкании на выходе ток через стабилизатор не может превысить своего максимального значения, равного току стока транзистора при нулевом напряжении между затвором и истоком.

Мощность, рассеиваемая регулирующим транзистором при длительном коротком замыкании на выходе стабилизатора, не должна превышать допустимую (для транзистора КП903Б — 6 Вт при температуре воздуха не выше 25°С). Если, например, максимальный ток стока транзистора равен 400 мА, то мощности 6 Вт соответствует напряжение 15 В. Это наибольшее входное напряжение стабилизатора при длительном коротком замыкании на выходе. При токе нагрузки более 30 мА регулирующий транзистор необходимо устанавливать на теплоотвод. Конденсаторы С1 и С2 корректируют частотную характеристику ОУ, а СЗ и С4 — блокируют цепи питания ОУ и нагрузки. Конденсатор СЗ надо монтировать возможно ближе к ОУ. Ослабление влияния колебаний температуры окружающей среды на выходное напряжение достигается использованием в стабилизаторе проволочных резисторов, термостабилизированных стабилитронов и ОУ. В результате, за первую минуту после включения питания выходное напряжение стабилизатора изменяется в пределах до 800 мкВ, за следующие 20 мин — не более чем на 100 мкВ.

Стабилитрон КС166А можно заменить на КС162А, КС168А, а ОУ К551УД1Б - на К153УД5, К140УД12, К140УД6, К140УД7, К140УД10, К140УД11, К153УД2, К153УД4, К153УД6 или К140УД1А с соответствующими цепями коррекции. Но при такой замене стабильность выходного напряжения несколько ухудшится, потому что коэффициент стабилизации напряжения прямо пропорционален коэффициенту усиления ОУ.

Налаживание стабилизатора сводится к установке необходимого выходного напряжения путем изменения соотношения номиналов-резисторов R2 и R3.