Ограничивающий резистор: – Ом
Мощность на резисторе: – Вт
Онлайн калькулятор позволяет рассчитать параметры двух основных типов стабилизаторов напряжения:
- Параметрический стабилизатор на стабилитроне с резистором.
- Регулируемый стабилизатор на интегральных микросхемах типа LM317, TL431 и других аналогичных.
Как пользоваться калькулятором
- Выберите схему стабилизатора: Параметрический или Регулируемый.
- Для параметрического введите напряжение стабилитрона и ток нагрузки.
- Для регулируемого укажите опорное напряжение, ток нагрузки, и сопротивление одного из резисторов (R1 или R2).
- Нажмите кнопку Рассчитать для получения результатов.
- Результаты отображают вычисленные параметры: резисторы, выходное напряжение, ток стабилизации.
Обозначения
- Uст — напряжение стабилитрона (В)
- I — ток нагрузки (А)
- R — резистор в цепи стабилитрона (Ом)
- Uопор — опорное напряжение регулируемого стабилизатора (В)
- R1, R2 — резисторы делителя напряжения (Ом)
- Uвых — выходное стабилизированное напряжение (В)
Формулы расчёта
Для параметрического стабилизатора на стабилитроне:
$$
R = \frac{U_{\text{вход}} — U_{\text{ст}}}{I + I_{\text{ст}}}
$$
где \( I_{\text{ст}} \) — ток стабилитрона (обычно выбирается около 5-10% от нагрузки).
Для регулируемого стабилизатора (например, LM317):
$$
U_{\text{вых}} = U_{\text{опор}} \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) + I_{\text{ADJ}} \cdot R_2
$$
где \( I_{\text{ADJ}} \) — ток на выводе регулировки (обычно пренебрежимо мал).
Для стабилизатора с транзистором и стабилитроном:
- Расчёт ограничивающего резистора:
$$ R = \frac{U_{\text{вход}} — U_{\text{ст}}}{I_{\text{ст}} + \frac{I_{\text{нагрузки}}}{h_{FE}}} $$
- Мощность, рассеиваемая на транзисторе:
$$ P_{\text{тр}} = (U_{\text{вход}} — U_{\text{ст}}) \cdot I_{\text{нагрузки}} $$
- Мощность на резисторе:
$$ P_{R} = \left(I_{\text{ст}} + \frac{I_{\text{нагрузки}}}{h_{FE}}\right)^2 \cdot R $$
Пример расчёта транзисторного стабилизатора
- Напряжение стабилитрона: 5 В
- Напряжение питания: 12 В
- Ток стабилитрона: 10 мА
- Ток нагрузки: 100 мА
- hFE транзистора: 100
Ток базы:
$$
I_B = \frac{0.1}{100} = 0.001\, \text{А}
$$
Суммарный ток через резистор:
$$
I_{\text{общ}} = 0.01 + 0.001 = 0.011\, \text{А}
$$
Резистор:
$$
R = \frac{12 — 5}{0.011} \approx 636.36\, \Omega
$$
Мощность на транзисторе:
$$
P_{\text{тр}} = (12 — 5) \cdot 0.1 = 0.7\, \text{Вт}
$$
Мощность на резисторе:
$$
P_{R} = 0.011^2 \cdot 636.36 \approx 0.077\, \text{Вт}
$$
При необходимости можно ввести регулировку напряжения, доработав схему как показано ниже:
Пример расчёта параметрического стабилизатора
- Напряжение стабилитрона: 5 В
- Ток нагрузки: 0.1 А
- Ток стабилитрона: 0.01 А
- Входное напряжение: 12 В
Тогда резистор рассчитывается как:
$$
R = \frac{12 — 5}{0.1 + 0.01} = \frac{7}{0.11} \approx 63.6\, \Omega
$$
Обычно мощность ограничивающего резистора в схемах со стабилитронами выбирается в зависимости от тока и падения напряжения на этом резисторе, но часто применяются такие значения:
Пример 1:
- Вход: 12 В
- Стабилитрон: 5.1 В
- Ток: 10 мА → 0.01 А
- R = (12 − 5.1) / 0.01 = 690 Ом
- P = 0.01² × 690 = 0.069 Вт → подойдёт 0.25 Вт резистор.
Пример 2:
- Вход: 24 В
- Стабилитрон: 12 В
- Ток: 20 мА → 0.02 А
- R = (24 − 12) / 0.02 = 600 Ом
- P = 0.02² × 600 = 0.24 Вт → лучше взять 0.5 Вт с запасом.
Минимум берите ×2 запас по мощности: если расчёт дал 0,2 Вт → используйте резистор на 0,5 Вт. Это продлевает срок его службы и защищает от перегрева.
Пример расчёта регулируемого стабилизатора (LM317)
- Опорное напряжение: 1.25 В
- R1 = 240 Ом (стандартное значение)
- R2 = 1200 Ом
- Ток регулировки \(I_{ADJ}\) пренебрежим
Выходное напряжение:
$$
U_{\text{вых}} = 1.25 \times \left(1 + \frac{1200}{240}\right) = 7.5\, В
$$
Если не хватает мощности — можно усилить микросхему транзистором, как показано выше на схеме.
Важно знать
- Параметрические стабилизаторы просты, но менее эффективны при больших токах и напряжениях.
- Регулируемые стабилизаторы обеспечивают точную стабилизацию и регулируемое выходное напряжение.
- Для точных расчётов учитывайте ток стабилитрона и параметры микросхемы (ток регулировки, минимальный ток нагрузки).
- Рекомендуется использовать стандартные значения резисторов для упрощения поиска компонентов.
Типовые значения опорных напряжений
| Стабилизатор | Опорное напряжение (В) |
|---|---|
| LM317 | 1.25 |
| TL431 | 2.5 |
| Стабилитроны | от 2.4 до 24 |
Типовые значения токов стабилитронов
| Модель | Напр. стаб. (V) | Imin (мА) | Imax (мА) |
|---|---|---|---|
| 1N4728A | 3.3 | 1 | 76 |
| 1N4729A | 3.6 | 1 | 69 |
| 1N4730A | 3.9 | 1 | 64 |
| 1N4731A | 4.3 | 1 | 58 |
| 1N4733A | 5.1 | 1 | 49 |
| 1N4739A | 9.1 | 1 | 28 |
| 1N4742A | 12 | 1 | 21 |
| 1N4744A | 15 | 1 | 17 |
| 1N4749A | 24 | 1 | 11 |
| 1N5257B | 3.6 | 0.25 | 20 |
| 1N5260B | 5.1 | 0.25 | 15 |
| 1N5267B | 9.1 | 0.25 | 9 |
| BZX55C3V3 | 3.3 | 0.5 | 20 |
| BZX55C5V1 | 5.1 | 0.5 | 15 |
| BZX55C12 | 12 | 0.5 | 10 |
| BZX79C9V1 | 9.1 | 0.25 | 5 |
| BZX79C24 | 24 | 0.25 | 2 |
| MMSZ4685T1 | 3.3 | 0.25 | 50 |
| MMSZ4700T1 | 5.1 | 0.25 | 30 |
| TL431 | Регулир. | 1 | 100 |
Калькулятор подходит для быстрого проектирования и проверки простых питающих схем в радиолюбительских и учебных проектах. Подробнее о подборе стабилитрона смотрите в этом справочнике.
