Форум РадиоКот

Всем привет, пытаюсь спроектировать компенсационный стабилизатор для источника питания, знаю точно, что мне нужен стабилизатор с последовательным включением регулирующего элемента. Но есть загвоздка - сопротивление нагрузки варьируется от Ом до кОм, а ошибка стабилизации очень ограничена, поэтому мне нужен транзистор (или несколько) с очень маленьким выходным сопротивлением меньше 0.01 Ом.

Так вот, преподаватель сказал, что есть общие формулы, по которым можно рассчитать выходное сопротивление транзистора через его h параметр, нигде не могу найти эти формулы, может кто подскажет?

транзистор выбирается по мощностным параметрам, а выходное сопротивление всего стабилизатора 0,01 Ом определит уже коэффициент усиления усилителя ошибки в цепи обратной связи (как известно, параллельная по выходу ООС (т.е. по напряжению) снижает выходное сопротивление в Ку раз). Но при этом ещё и надо не забыть с каких точек снимать это самое напряжение ОС (с самой нагрузки, "четырёхпроводная схема подключения"), иначе сопротивление проводников от стабилизатора до нагрузки испортят картину.
Выходное сопротивление транзисторного каскада - это где про СОЭ, СОК....
Практически - сопротивление выхода операционника, допустим, 100 Ом, идёт на выход составного ЭмитПовт (Вст=500), 100/500=0,2 Ома, это выходное сопротивление без учёта ООС, так что имея Ку усилителя ошибки (с учётом делителя ОС) всего 20 уже укладываемся, а операционник в цепи ОС даст такое усиление с большим запасом....Стабильность опорного напряжения тоже надо обеспечить....

Enman писал(а):транзистор выбирается по мощностным параметрам, а выходное сопротивление всего стабилизатора 0,01 Ом определит уже коэффициент усиления усилителя ошибки в цепи обратной связи (как известно, параллельная по выходу ООС (т.е. по напряжению) снижает выходное сопротивление в Ку раз). Но при этом ещё и надо не забыть с каких точек снимать это самое напряжение ОС (с самой нагрузки, "четырёхпроводная схема подключения"), иначе сопротивление проводников от стабилизатора до нагрузки испортят картину.
Выходное сопротивление транзисторного каскада - это где про СОЭ, СОК....
Практически - сопротивление выхода операционника, допустим, 100 Ом, идёт на выход составного ЭмитПовт (Вст=500), 100/500=0,2 Ома, это выходное сопротивление без учёта ООС, так что имея Ку усилителя ошибки (с учётом делителя ОС) всего 20 уже укладываемся, а операционник в цепи ОС даст такое усиление с большим запасом....Стабильность опорного напряжения тоже надо обеспечить....

Это я примерно знал, но меня интересует есть ли какие-то формулы по которым можно найти выходное сопротивление самого транзистора через его h параметры?



Вам нужно прочитать Правила форума.
Нарушение Правил форума п. 2.7
aen

Для определения выходного сопротивления транзистора не нужны h-параметры, а нужно почитать умные книжки, Титце-Шенка, например. Из них можно узнать, что для кремниевого биполярного транзистора в схеме эмиттерного повторителя выходное сопротивление практически равно Ut/Iэ, где Ut - температурный потенциал, равный 0.026В, а Iэ - ток эмиттера. Для полевого транзистора выходное сопротивление в схеме повторителя равно 1/S, где S - крутизна.

Зафиксируем потенциал на выводе базы. Напряжение на эмиттере будет меняться за счет падения напряжения на активном
сопротивлении базы от тока базы.

Rвых = dVэ/dIэ по определению.

dVэ = Rб*dIб как сказано выше.

dIэ = dIк + dIб = dIб * B + dIб где B - коэфф. усил. тр-ра в схеме с ОЭ

---> Rвых = Rб*dIб / dIб(B+1) = Rб / (B+1)

Ariadna-on-Line, вы забыли учесть "сопротивление тела эмиттера", величину, равную Ut/Iэ, а, ведь, именно она и дает основной вклад в выходное сопротивление повторителя, особенно при малых токах эмиттера.

Нет, не забыл. Знаю (немного) про эти квантовые фокусы. Но они имеют место при экзотических режимах, типа режима микротоков или режима насыщения, когда параметры транзистора испытывают сильную нелинейность. В нормальной схеме эти эффекты просто спрячутся в табличные значения Rб или В или т.п. Не стоит лезть в тонкости без особой нужды, мне думается.

Да какие там тонкости, это - один из основных параметров. Возьмите любую приличную книжку, того же Титце-Шенка, например. Они там только крутизной и оперируют (S=Iк/Ut), причем считают ток коллектора равным току эмиттера.

Спойлер

----------

Tsh1.png

(88.38 КБ) 959 скачиваний

TSh2.png

(103.43 КБ) 974 скачивания

El-Eng писал(а):

Спойлер

Для определения выходного сопротивления транзистора не нужны h-параметры, а нужно почитать умные книжки, Титце-Шенка, например. Из них можно узнать, что для кремниевого биполярного транзистора в схеме эмиттерного повторителя выходное сопротивление практически равно Ut/Iэ, где Ut - температурный потенциал, равный 0.026В, а Iэ - ток эмиттера. Для полевого транзистора выходное сопротивление в схеме повторителя равно 1/S, где S - крутизна.

А как узнать ток эмиттера? Во всех справочниках по транзисторам указывают только максимальный ток коллектора, как я понимаю ток эмиттера практически равен току коллектора, но если так считать, то получается что у выбранного мной транзистора максимальный ток коллектора равен 15А > ток эммитера так же 15А > 0.026В/15А = 0.00173 Ом, но везде пишут что выходное сопротивление транзистора при включении с ОК примерно 10-100 Ом, что-то явно не сходится.

spiller
Для больших токов нужно учесть как минимум сопротивления выводов (можно попробовать найти в справочнике).

spiller писал(а):А как узнать ток эмиттера?

Вы пошли не по тому пути.
В данной теме только один правильный пост, это второй по счету.

Enman писал(а):транзистор выбирается по мощностным параметрам, а выходное сопротивление всего стабилизатора 0,01 Ом определит уже коэффициент усиления усилителя ошибки в цепи обратной связи (как известно, параллельная по выходу ООС (т.е. по напряжению) снижает выходное сопротивление в Ку раз). Но при этом ещё и надо не забыть с каких точек снимать это самое напряжение ОС (с самой нагрузки, "четырёхпроводная схема подключения"), иначе сопротивление проводников от стабилизатора до нагрузки испортят картину.
Выходное сопротивление транзисторного каскада - это где про СОЭ, СОК....
Практически - сопротивление выхода операционника, допустим, 100 Ом, идёт на выход составного ЭмитПовт (Вст=500), 100/500=0,2 Ома, это выходное сопротивление без учёта ООС, так что имея Ку усилителя ошибки (с учётом делителя ОС) всего 20 уже укладываемся, а операционник в цепи ОС даст такое усиление с большим запасом....Стабильность опорного напряжения тоже надо обеспечить....

Вот вдумайтесь в него и считайте свой стабилизатор.

Во всех остальных постах написали полнейшую ерунду. Они как бы правильные, но не имеют никакого отношения к вашему вопросу.

Все верно, при наличии усилителя ошибки и ООС она будет иметь решающее влияние на выходное сопротивление (этот вариант логичнее, исходя из значения выходного тока).
При отстутствии усилителя ошибки (стабилитрон - составной (?) транзистор) не будет ООС и ее влияния. Схему в студию, ну или полное техзадание (курсовик?)

spiller писал(а):А как узнать ток эмиттера?

Ток эмиттера, это ток, который течет через эмиттер (ток нагрузки). Внезапно, правда? (Кэп, молчать! ) Да, выходное сопротивление ЭП зависит от тока нагрузки. Именно это и есть главная проблема схемы простейшего стабилизатора на транзисторе со стабилитроном. И устраняют ее как раз усилителем с петлей ООС.

spiller писал(а): выходное сопротивление транзистора при включении с ОК примерно 10-100 Ом...

Так и есть для токов порядка миллиампера. Если у вас мощный транзистор с малым В и/или высокоомный источник в цепи базы, то нужно добавить компонент, о котором написал Ariadna-on-Line.

Дмитрий писал(а):Они как бы правильные, но не имеют никакого отношения к вашему вопросу.

Дмитрий, вопрос ТС был о выходном сопротивлении транзистора... Но даже в случае с усилителем и ООС это сопротивление следует принимать во внимание, поскольку оно вместе с выходным конденсатором образует дополнительный полюс на АЧХ усилителя, что может привести к неустойчивости стабилизатора, особенно при малых токах нагрузки или в режиме ХХ.

SmarTrunk писал(а):Все верно, при наличии усилителя ошибки и ООС она будет иметь решающее влияние на выходное сопротивление (этот вариант логичнее, исходя из значения выходного тока).
При отстутствии усилителя ошибки (стабилитрон - составной (?) транзистор) не будет ООС и ее влияния. Схему в студию, ну или полное техзадание (курсовик?)

В том-то и дело что схемы нет, преподаватель предложил нам такую схему



И даже рассказал как примерно считается:

Kдел = R2 / (R1+R2)

Uвых = Uэт * (1 + R1/R2)

Ку (обр. связи) = 1 / (1+Kу*B) = 1/Кст >>> 1/Кст = 1/Ку*B , отсюда находим коэффициент усиления.

Rвых = Rвых0 / (1+ Ку*B) , где Rвых0 - выходное сопротивление транзистора на регулирующем элементе.


Я почитал разные статьи, из тех что понятны выбрал вот эту http://www.meanders.ru/stabilizator2.shtml

Там дан подробный расчёт для вот такой схемы:



И вроде бы для той схемы всё понятно, но до сих пор остаются вопросы:

1) Как всё-таки найти выходное сопротивление транзистора на регулирующем элементе?
2) На последней схеме транзистор VT1 - усилитель, а все остальные транзисторы это составной регулирующий элемент?
3) Как добиться нужно коэффициента усиления? То-есть мне нужен коэффициент усиления 1000, для этого нужно просто сделать каскад из нескольких транзисторов и перемножить их коэффициенты усиления?
4) Для схемы выше как я понимаю расчёт идёт при том условии, что входное напряжение постоянное 25В, у меня же входное напряжение изменяется от 14В до 34В, как это учесть?

spiller писал(а):мне нужен коэффициент усиления 1000, для этого нужно просто сделать каскад из нескольких транзисторов и перемножить их коэффициенты усиления?

Если на транзисторах, то это делается примерно так.

Спойлер

А можно в качестве усилителя ошибки вообще взять операционный усилитель и схем таких полно.

Спойлер

Дмитрий писал(а):

spiller писал(а):мне нужен коэффициент усиления 1000, для этого нужно просто сделать каскад из нескольких транзисторов и перемножить их коэффициенты усиления?

Если на транзисторах, то это делается примерно так.



[spoiler]



А можно в качестве усилителя ошибки вообще взять операционный усилитель и схем таких полно.

Вроде как только на транзисторах нужно сделать, а данная выше схема будет разве подходить по выходному сопротивлению? У неё регулирующий элемент по схеме с ОЭ, там выходное сопротивление будет порядка нескольких кило Ом и даже если коэффициент усиления будет 10000, то всё равно выходное сопротивление стабилизатора полулчится около нескольких Ом, что никак не подходит.

spiller писал(а):У неё регулирующий элемент по схеме с ОЭ, там выходное сопротивление будет порядка нескольких кило Ом и даже если коэффициент усиления будет 10000, то всё равно...

А при чем тут это?
То, что Вы написали говорит только о том, что Вы не понимаете самых основ.
Вот тогда картинка.



Ручкой переменного резистора величиной 1 килоом устанавливаем на вольтметре, а значит и на на нагрузке, напряжение 4 вольт.
Обратной связью в данном случае являются мои глаза, что смотрят на вольтметр и рука, которая крутит переменное сопротивление.
Если сопротивление нагрузки изменить, то соответственно изменится напряжение на выходе.
Я это глазами вижу и рукой подкручиваю переменный резистор. Это обратная связь.
Если я снова выставлю напряжение на вольтметре ровно 4 вольта, то это значит, что выходное сопротивление данной системы с обратной связью в качестве которой используются мои глаза и рука равно НУЛЮ.
И то, что регулирующий элемент в виде переменного сопротивления имеет величину далекую от НУЛЯ, все равно данная система имеет нулевое выходное сопротивление.

В вашем же случае нулевое даже и не нужно, т.е. устанавливать можно с погрешностью.

А например случай, когда при уменьшении сопротивления нагрузки выставлять "ручкой" на выходе напряжение не 4 вольта, а к примеру 4,05 вольта, то это значит у вас в данном случае будет не то что нулевое, а даже отрицательное выходное сопротивление.

spiller писал(а):1) Как всё-таки найти выходное сопротивление транзистора на регулирующем элементе?
2) На последней схеме транзистор VT1 - усилитель, а все остальные транзисторы это составной регулирующий элемент?
3) Как добиться нужно коэффициента усиления? То-есть мне нужен коэффициент усиления 1000, для этого нужно просто сделать каскад из нескольких транзисторов и перемножить их коэффициенты усиления?
4) Для схемы выше как я понимаю расчёт идёт при том условии, что входное напряжение постоянное 25В, у меня же входное напряжение изменяется от 14В до 34В, как это учесть?

КУ в этой схеме, действительно, определяется усилителем на VT1, и усиления 1000 на одном транзисторе не получить. Лучше использовать ОУ (операционный усилитель) - если Вы их проходили, либо более сложную схему усилителя, либо, возможно, в результате рассчетов уменьшить требования к усилению.
http://radiohlam.ru/teory/prkomstab.htm

Остальные транзисторы - да, составной транзистор - регулирующий элемент.

Для Вашей схемы я бы, для себя, как радиолюбитель, так рассчитал выходное сопротивление регулирующего элемента:

Выходное сопротивление усилителя, грубо, R2=2,7кОм.
Транзистор VT2 в режиме эмиттерного повторителя уменьшает его, грубо, в h21э раз (возьму 50)
RвыхVT1=R2/h21э=2700/50=54 Ом
Каждый из транзисторов VT3, VT4 уменьшает его тоже, грубо, в h21э раз (возьму 30)
RвыхVT3=RвыхVT4=54/30=1,8 Ом (плюс токовыравнивающие резисторы по 0,5 Ом = 2,3 Ом)
Поскольку на выходе два транзистора параллельно, то Rвых=2,3/2= примерно 1,15 Ом.

Для токов в 15А это слишком много.

Спойлер

SmarTrunk писал(а):

spiller писал(а):1) Как всё-таки найти выходное сопротивление транзистора на регулирующем элементе?
2) На последней схеме транзистор VT1 - усилитель, а все остальные транзисторы это составной регулирующий элемент?
3) Как добиться нужно коэффициента усиления? То-есть мне нужен коэффициент усиления 1000, для этого нужно просто сделать каскад из нескольких транзисторов и перемножить их коэффициенты усиления?
4) Для схемы выше как я понимаю расчёт идёт при том условии, что входное напряжение постоянное 25В, у меня же входное напряжение изменяется от 14В до 34В, как это учесть?

КУ в этой схеме, действительно, определяется усилителем на VT1, и усиления 1000 на одном транзисторе не получить. Лучше использовать ОУ (операционный усилитель) - если Вы их проходили, либо более сложную схему усилителя, либо, возможно, в результате рассчетов уменьшить требования к усилению.
http://radiohlam.ru/teory/prkomstab.htm

Остальные транзисторы - да, составной транзистор - регулирующий элемент.

Для Вашей схемы я бы, для себя, как радиолюбитель, так рассчитал выходное сопротивление регулирующего элемента:

Выходное сопротивление усилителя, грубо, R2=2,7кОм.
Транзистор VT2 в режиме эмиттерного повторителя уменьшает его, грубо, в h21э раз (возьму 50)
RвыхVT1=R2/h21э=2700/50=54 Ом
Каждый из транзисторов VT3, VT4 уменьшает его тоже, грубо, в h21э раз (возьму 30)
RвыхVT3=RвыхVT4=54/30=1,8 Ом (плюс токовыравнивающие резисторы по 0,5 Ом = 2,3 Ом)
Поскольку на выходе два транзистора параллельно, то Rвых=2,3/2= примерно 1,15 Ом.

Для токов в 15А это слишком много.

Спасибо, здесь вроде бы всё понятно, только откуда Вы взяли ток в 15А и почему это слишком много?


Узнал у преподавателя сегодня как всё-таки найти выходное сопротивление, он будет равно 1/h22, только вот проблема, ни в одном справочнике не могу найти эту величину, преподаватель же утверждал, что во всех справочниках есть, может кто подскажет где можно посмотреть h22 параметр для транзисторов?

P.S: в том и проблема, что усилитель нужно обязательно на транзисторе. Сейчас посмотрел ещё, вроде как советуют использовать токостабилизирующий двухполюсник, чтобы увеличить коэффицент усиления, но пока с ним не разобрался.