Расчет Uвых стабилитрона

[chaser105]

Для того, чтобы совпадало, нужно взять реальный экземпляр, измерить именно его (этого экземпляра!) характеристики при определенной температуре, потом вогнать это в симулятор и собрать схему, в которой обеспечить этому экземпляру ту же температуру, как и при снятии характеристик. И не забыть про источник питания - его истинное вых. напряжение и вых. сопротивление. И будет Вам счастье. Но нужно ли оно ценой такого геморроя?!

В симуляторе расчет происходит грубо говоря без учета температуры на мой взгляд.

Как-то подозрительно мне эта фраза напоминает товарища (ИИ) из темы про как выгоднее закупить партию комплектующих в 2-3 магазинах...

Тут я не понял к чему это??

[Yuri222]

В симуляторе расчет происходит грубо говоря без учета температуры

Я совсем про другое - перечитайте тот пост, и с цитатами.

[Yuri222]

chaser105, Вы хотите идеального совпадения реальной схеме (в железе) и теории (в симуляторе или на бумаге).
Для этого нужно паять реальные детали, и в симулятор (или для расчетов на бумаге) подставлять параметры этих самых экземпляров, что запаяли в схему. При одних и тех же внешних условиях.
К примеру - разброс некоторых параметров транзисторов (исходя из справочных данных) может достигать сотен процентов от экземпляра к экземпляру, а от температуры - тоже в разы (от, скажем, 0 градусов до 100 градусов).
Хотите точного совпадения - обеспечьте одинаковые условия. Т.е. если в симулятор подставляете те параметры компонентов, что получили при 25 град, то при реальных измерениях будьте добры обеспечить те же градусы.

[chaser105]

chaser105, Вы хотите идеального совпадения реальной схеме (в железе) и теории (в симуляторе или на бумаге).
Для этого нужно паять реальные детали, и в симулятор (или для расчетов на бумаге) подставлять параметры этих самых экземпляров, что запаяли в схему. При одних и тех же внешних условиях.
К примеру - разброс некоторых параметров транзисторов (исходя из справочных данных) может достигать сотен процентов от экземпляра к экземпляру, а от температуры - тоже в разы (от, скажем, 0 градусов до 100 градусов).
Хотите точного совпадения - обеспечьте одинаковые условия. Т.е. если в симулятор подставляете те параметры компонентов, что получили при 25 град, то при реальных измерениях будьте добры обеспечить те же градусы.

В реальных условиях у меня нет ничего, вот только симулятор. Ранее расчеты, которые мне предоставили форумчане, можно использовать как в теории, так и на практике? А в реальности получается может не совпадать хотя бы дясятые доли, но при этом схема может стабильно работать и не стоит обращать на такое внимание?
В итоге расчет симулятора получается не эталонный показатель и бессмысленное занятие добиваться точного результата, как-то так я понял.

[Yuri222]

в реальности получается может не совпадать хотя бы дясятые доли, но при этом схема может стабильно работать

Схема в железе будет стабильно работать, если не насиловать компоненты - т.е. не перегружать их, обеспечить им номинальный режим работы в соответствии с документацией на них. Например, если у Вас резистор перед стабилитроном будет рассеивать 0,2 Вт мощности, а Вы поставите мелкий smd 0,065 Вт - как думаете, долго ли он проработает?

дясятые доли... и не стоит обращать на такое внимание?

Тут уж Вам решать - что за задачу Вы решаете.
Если делаете зарядку для мобильника - тут десятые доли вольта не важны. А если делаете источник опорного напряжения для 20-битного АЦП - тут погрешность в сотые доли вольта может оказаться слишком большой.

расчет симулятора получается не эталонный показатель и бессмысленное занятие добиваться точного результата, как-то так я понял

Симулятор - чтобы без дыма, огня и трат денег оценить работоспособность проектируемого устройства, подобрать необходимые компоненты. Ну и "посимулировать" поведение устройства при возможных отклонениях - деталей от номинала, питающих напряжений, параметров нагрузки... И оценить - Вас это устраивает, или нужно дальше дорабатывать схему.

[zoog]

Чейзер, кажется, Вы не понимаете главного - симулятор суть лишь специализированный калькулятор, что Вы в него забьёте, то и получите. Используете встроенные модели - получаете их характеристики, которые совпадать с расчётом на бумажке вовсе не обязаны.

[mike-y-k]

chaser105, в симуляторе - общие принципы работы, логику,…
При переходе к реальному изделию - уже конкретные условия, компоненты и параметры, подбор некоторых компонентов для обеспечения удовлетворительной работы изделия.
Снимите ВАХ в симуляторе и на реальном экземпляре - прочувствуйте разброс.
Можно добавить ещё и при разной температуре на реальном экземпляре.

[ForcePoint]

бессмысленное занятие добиваться точного результата

Бессмысленно добиваться некоей "абстрактной точности в вакууме". Задайте нужный процент и добивайтесь его.

Чтобы можно было рассчитать при любых заданных входных и в итоге получилось хотя бы приблизительно как на приборах (не циферка в циферку), естественно не грубым подгоном.

Дано: Uвх= от 15 до 20В; стабилитрон 1N4733А. Ucт=5,1В

Как уже было сказано, без сопротивления нагрузки тут рассчитывать нечего. Примем, что её сопротивление меняется от 50 до 200 Ом.
1. Определим сопротивление R1 для худшего случая с т.з. нагрузки (минимальные входное напряжение и сопротивление нагрузки), приняв ток стабилитрона 15 мА (как достаточной большой для поддержания малого сопротивления Zz, см. Figure 6).
R1 = (Uin min - Uz)/(Iz min + Iload max) = (15-5,1)/(0,015+5,1/50) = 84,6 Ом.
Берём ближайшее стандартное сопротивление из ряда Е24 с точностью 5% - 82 Ом. Его мощность рассеяния Pr1 = (Uin min - Uz)*(Iz + Iload) = 1,15 Вт. Берём 2 Вт.
2. Проверим, при рассчитанном R1, ток стабилитрона (мощность рассеяния на нём) для худшего случая с его т.з. (максимальные входное напряжение и сопротивление нагрузки).
Iz max = (Uin max - Uz)/R1 - Iload min = (20 - 5,1)/82 - 5,1/200 = 0,156 А. Мощность рассеяния на стабилитроне Pz = Uz * Iz max = 0,796 Вт, укладывается в предельный режим (1 Вт макс.), но без расчёта и учёта перегрева стабилитрона.
Перепроверим мощность R1. Pr1 = (Uin max - Uz)*(Iz + Iload) = 2.7 Вт. Надо брать резистор не менее чем на 3 Вт.
3. Оценим нестабильность выходного напряжения, беря Zz = 7 Ом и считая на основе Figure 6, что при изменении Iz на порядок оно меняется достаточно мало (оцениваю как 5..10 Ом). delta Uz = delta Iz * Zz = 0,141 * 7 = 0,99 В. По факту - стабильность должна быть несколько лучше, т.к. Zz падает при росте Iz.
4. Оценим точность формул при изменении Uz. (delta Uz*100)/(2*Uz nom) = 9.7%. Не фонтан, но жить можно.

И, для красоты, симуляция крайних значений.

[zoog]

без сопротивления нагрузки тут рассчитывать нечего.

Он пока без нагрузки считает. А Вы ему аппроксимацию..

[chaser105]

Вообщем, произвел я такой расчет: при Uвх от 15В до 20В
Imax=(Umax-Uст)/Rб=(20-5,1)/300=0,0497А;
Imin=(Umin-Uст)/Rб=(15-5,1)/300=0,033А;
∆I=Imax-Imin=0.0497-0.033=0.0167A;
Затем из формулы ∆I=(∆Uвх-∆Uвых)/Rб
∆Uвх=Umax-Umin=20-15=5В;
0,0167=(5-∆Uвых)/300
∆Uвых=-0,01В;
Проверяем ∆I=(5-(-0,01))/300=0,0167А;
Из формулы найдем Rдин :ΔUвых =*Rдин*ΔI
-0.01=Rдин*0,0167
Rдин=-0.599Ом; (только почему-то с минусом получилось);
Проверяем ∆Uвых=(Rдин/R)(ΔUвх — ΔUвых)=(-0,599/300)/(5-(-0,01)=-0,0099В; (можно сказать совпало);
Еще вариант проверки ΔUвых*= ΔUвxRдин/(R + Rдин)=5*(-0,01)/(300+(-0,599)=-0,01В;
В итоге Uвых=Uст+ΔUвых=5,1+(-0,01)=5,09В; вот здесь только правильность формулы меня смущает, но в принципе работает;
Urб=Uвх-Uвых=15-5,09=9,91В.
Собственно расчеты полностью совпадают с симулятором.

Проводил расчеты при Uвх от 17В до 20В, тоже совпало, а при Uвх от 10В до 20В почти совпадает, разница составила примерно 0,008В. Единственно в расчет не включал сопротивление стабилитрона (7Ом), а с уже не получается.
Еще хотел построить ВАХ в мультисиме, но пока как это делается толком не разобрался.
Как-то так.


Под нагрузкой пока не рассчитывал, времени не было, в принципе фурумчане идею подкинули.