Hinweise:
Входной трансформатор вероятнее всего будет самой дорогой частью устройства. В качестве альтернативного варианта можно использовать два автомобильных аккумулятора на 12 вольт. Входное напряжение на стабилизатор должно быть, по крайней мере на несколько вольт выше выходного напряжения (12 В), с тем чтобы стабилизатор мог поддерживать свой выход. В случае использования трансформатора выпрямительные диоды должны быть в состоянии пропускать прямой ток с высоким пиком, обычно 100 или более ампер. Интегральный стабилизатор будет пропускать только 1 ампер (или меньше) выходного тока, при этом остальной ток будет пропускаться через вынесенные проходные транзисторы. Конструкция устройства задумана так, что должна выдерживать нагрузку до 30 ампер, и для реализации этого требования параллельно соединены шесть транзисторов TIP2955. Рассеивание на каждом транзисторе равняется одной шестой полной нагрузки, однако всё-таки требуется использовать адекватный теплоотвод. При максимальном токе нагрузки будет создаваться максимальная мощность рассеивания, поэтому в этой части схемы потребуется большой теплоотвод. При выборе теплоотвода можно рассмотреть возможности установки вентилятора или теплоотвода с водяным охлаждением. В случае отказа мощных транзисторов стабилизатору придётся обеспечивать полный ток нагрузки, что приведёт к его выходу из строя с катастрофическими последствиями.
Поэтому хорошей мерой предосторожности будет установка на выходе стабилизатора предохранителя 1 А. Нагрузка 400 мОм используется только в испытательных целях и не должна включаться в готовую схему. Вот как выглядит смоделированная работа схемы:
Расчёты:
Эта схема является прекрасным примером для иллюстрации законов Кирхгофа и законов напряжений. Если резюмировать: сумма токов, входящих в узел, должна быть равна току выходящему из узла, а суммарное напряжение цепи равняется нулю. Например, в приведённой выше диаграмме входное напряжение равняется 24 В. Падение напряжения на R7 составляет 4 вольта, а падение напряжения на входе стабилизатора составляет 20 вольт, 24 — 4 — 20 = 0. На выходе: суммарный ток нагрузки составляет 30 ампер, стабилизатор обеспечивает 0,866 А, а шесть транзисторов 4,855 А каждый, 30 = 6×4.855 + 0.866. Каждый мощный транзистор вносит в общую нагрузку примерно 4,86 А. Ток базы составляет примерно 138 мА на транзистор. При токе коллектора 6 ампер требуется коэффициент усиления по постоянному току равный 35. Это вполне соответствует возможностям транзистора TIP2955. Резисторы R1…R6 используются для создания стабильности и предупреждения чрезмерного тока на транзисторах, в связи с тем, что производственные допуски на коэффициент усиления по постоянному току могут быть разными для каждого транзистора. Сопротивление резистора R7 равно 100 Ом и напряжение на нём при максимальной нагрузке составляет 4 вольта. Следовательно, мощность рассеивания равняется (4^2)/200 или примерно 160 мВт. Поэтому в качестве R7 следует использовать резистор мощностью 0,5 Вт. Входной ток на стабилизатор подводится через резистор в цепи эмиттера и через переход база–эмиттер мощных транзисторов. И снова, применяя правила Кирхгофа, входной ток стабилизатора 871 мА выводится из базовой цепи и 40,3 мА, проходящих через резистор 100 Ом. 871,18 = 40,3 + 830,88. Ток, выходящий из стабилизатора не может быть больше входного тока. Как видно, ток на стабилизаторе будет составлять всего 5 мА и, следовательно, стабилизатор не должен перегреваться.
