Расчет вторичного источника электропитания
Расчет выпрямителей и выбор типа фильтра. Параметры сглаживающих фильтров и применение стабилизаторов различных типов. Расчет параметрического стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне или стабисторе. Транзисторные стабилизаторы напряжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.01.2015 |
| Размер файла | 556,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Выбор схемы выпрямителя
В устройствах питания РЭА от электросетей переменного тока и в транзисторных статических преобразователях напряжения применяют преимущественно выпрямители на полупроводниковых диодах, к которым непосредственно подключают конденсаторы, используемые в качестве накопителей электрической энергии.
Однофазный выпрямитель (рис. 9-2) целесообразно применять, если выпрямленный ток не превышает нескольких миллиампер, например для питания анодов электронно-лучевых трубок или для создания отрицательного смещения на управляющих сетках электронных ламп; при больших мощностях к. п. д. его неудовлетворителен.
Для получения выпрямленного тока более 10 мА применяют двухполупериодные выпрямители, выполненные по двухфазной (рис. 9-3) или по мостовой однофазной схеме (рис. 9-4). Основное преимущество этих выпрямителей по сравнению с выпрямителями по схеме на (рис. 9-2) -- большая частота пульсации, что позволяет уменьшить емкость конденсатора Со и габариты трансформатора питания.
Для выпрямителя, питающего транзисторную аппаратуру, потребляющую выпрямленный ток мощностью не более 25--30 Вт, можно выбрать любую из этих двух схем. Преимущество мостовой схемы в том, что вторичная обмотка трансформатора питания имеет вдвое меньшее число витков, чем в случае двухфазной схемы, но при этом число диодов равно четырем. Для двухфазной схемы понадобится только два диода, однако придется увеличить вдвое число витков вторичной обмотки трансформатора.
Если же требуется большая мощность выпрямленного тока, тогда целесообразно применять выпрямитель по мостовой схеме (она широко известна под названием схемы Греца), т. к. при такой же мощности выпрямленного тока меньше размеры трансформатора.
В выпрямителях по мостовой однофазной схеме используют выпрямительные столбы серий КЦ401--КЦ407 из кремниевых диодов. Столбы включают в выпрямитель согласно имеющимся на них обозначениям. выпрямитель стабилизатор транзисторный
При наличии вывода от средней точки вторичной обмотки трансформатора питания от выпрямителя по мостовой схеме можно получить дополнительно выпрямленное напряжение U'o (рис. 9-5) с такой же полярностью, как и основное, но в два раза меньше. В создании основного выпрямленного напряжения участвуют все четыре плеча моста, а дополнительное напряжение получают от двухфазного выпрямителя, в котором работают только два плеча моста (диоды Д1 и Д3).
Для получения двух напряжений одинаковой полярности относительно общего провода применяют также схему, представленную на (рис. 9-6,а), содержащую два мостовых выпрямителя, выходы которых соединены последовательно двумя однофазными мостами, схема с помощью которой можно получить два напряжения различной полярности относительно общего провода представлена на (рис. 9-6,б).
Выпрямители с удвоением напряжения (рис. 9-7) выгодны тем, что с их помощью можно получать выпрямленные напряжения, значения которых существенно больше действующего значения переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора питания. От выпрямителя по схеме на (рис. 9-7,а) можно получить без применения делителей напряжения два напряжения, причем U'о = 0,5 Uo. При заряде конденсаторов для ограничения аномально больших импульсов токов через диоды последовательно с диодами иногда включают балластные резисторы Rб (см. рис. 9-2--9-4). Балластные резисторы можно использовать и для уменьшения выпрямленного напряжения. Шунтирование диодов резисторами. При выпрямленном напряжении в несколько сотен вольт иногда приходится составлять каждое плечо выпрямительной цепи из двух или большего числа последовательно соединенных диодов. Такая цепь имеет большее допускаемое обратное напряжение. Равномерное распределение обратного напряжения между диодами цепочки можно получить только при подключении параллельно каждому из диодов резисторов с одинаковыми сопротивлениями. При невыполнении этого требования диоды могут быть пробиты.
В выпрямителях с выходными напряжениями более 400 В, предназначенных, например, для питания передатчиков, применяют металлобумажные и бумажные конденсаторы либо включают последовательно по два или более электролитических конденсатора. В последнем случае необходимо обеспечить равномерное распределение постоянного напряжения между конденсаторами, шунтируя каждый из них резисторами с одинаковыми сопротивлениями.
Расчет выпрямителей
При конструировании выпрямителя для питания РЭА, требующей напряжения нескольких значений, но одной полярности, выпрямитель часто рассчитывают на большее из требуемых напряжений, а каждое из меньших получают путем гашения части выпрямленного напряжения на последовательных резисторах RС-фильтра.
Исходные данные для расчета: 1) постоянная составляющая выпрямленного тока I0, равная сумме токов, потребляемых всеми нагрузками (каскадами питаемого устройства); 2) требуемые напряжения питания нагрузки; 3) допустимый коэффициент пульсации v0 напряжения на конденсаторе Со (в схеме на (рис. 9-7,а) -- на последовательно соединенных конденсаторах), т. е. отношение амплитуды переменной составляющей выпрямленного напряжения к его постоянной составляющей Uo. Практически при расчете выпрямителя с выходным напряжением меньше 50 В целесообразно принимать v0 < 0,05, при напряжении 50--150 В v0 < 0,04 и при 150--300 В vо < 0,02.
Порядок расчета:
Выбор значения выпрямленного напряжения Uo по известному напряжению на нагрузке выпрямителя Uн (напряжении питания РЭА) можно проводить на основе следующих рекомендаций. Если часть нагрузки выпрямителя, требующая наибольшего напряжения (например, коллекторная или анодная цепь оконечного каскада усилителя, приемника, передатчика), будет получать напряжение питания непосредственно с конденсатора Со (рис. 9-3 -- 9-5), UH принимают равным Uo; если же эта часть нагрузки будет подсоединена к выпрямителю через ячейку сглаживающего фильтра RC-типа (рис. 9-15,а),
то следует принимать Uo = (1,1-:-1,25) Uн, а при питании через ячейку фильтра LC-типа Uo = (1,03-:-1,1) Uн.
Выбор типа диодов производят исходя из следующих соображений: обратное напряжение на каждом из диодов не должно превышать максимально допустимого значения даже при наибольшем значении напряжения питающей электросети и при наибольшем выпрямленном напряжении, которое получается при отключении нагрузки от выпрямителя; для выпрямителей по схемам на (рис. 9-2, 9-3 и 9-7,б) это условие выполняется, если :
и для выпрямителей по схемам на (рис. 9-4, 9-5 и 9-7,а), когда
При отсутствии диодов, удовлетворяющих этим условиям, в каждое плечо выпрямителя включают последовательно m диодов.
Для выпрямителей по схемам на (рис. 9-2, 9-3 и 9-7,б)
и для выпрямителей по схемам на (рис. 9-4 и 9-7,а)
Вместе с тем диоды в выпрямителях по схемам на (рис. 9-2, 9-7) должны удовлетворять условию в выпрямителях по схемам на (рис. 9-3 и 9-4)
в выпрямителе по схеме на (рис. 9-5) диоды Д2 и Д4
Значения параметров Uобр.и.макс. и Iвп.ср.макс. для диодов различных типов приведены в таблицах.
Прямое сопротивление диода в омах определяют по формуле:
где U -- падение напряжения на диоде, равное 0,15 В для выпрямителей, выполненных по схемам на (рис. 9-2 и 9-7) при использовании в них германиевых диодов, и 0,25 В при использовании кремниевых диодов; для выпрямителей, выполненных по схемам на (рис. 9-3 и 9-4) при использовании германиевых диодов U = 0,3 В и при использовании кремниевых диодов U = 0,5 В; ток, подставляемый в последнюю формулу, должен быть выражен в амперах. Сопротивления и мощности рассеяния резисторов, шунтирующих последовательно включенные диоды, можно найти в табл. 9-5.
Вычислив значения мощности тока на входе сглаживающего фильтра Ро = UoIo и сопротивление нагрузки выпрямителя Ro = Uo/Io, находят приведенное сопротивление трансформатора гт по формуле (1а) из табл. 9-6, если трансформатор двухобмоточный или по формуле (1б), если на трансформаторе должны быть дополнительные обмотки, с которых будет сниматься суммарная мощность переменного тока Р~.
Сопротивление цепи диодов переменному току вычисляют по формуле (2) из табл. 9-6.
По отношению г~/R0 с помощью графика на (рис. 9-9) находят вспомогательный коэффициент K3 и определяют по формуле (3) э. д. с. вторичной обмотки трансформатора ЕII.
Действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора определяют по формуле (4); для выпрямителя по схеме на (рис. 9-5) значение III равно сумме токов, вычисленных по формулам (4) для схем выпрямителей на (рис. 9-3 и 9-4) с подстановкой в них значений выпрямленных токов соответствующих выходных цепей выпрямителя.
Номинальное напряжение электролитического конденсатора Со должно быть не менее вычисленного по формуле (5). При использовании конденсаторов К50-7 с (Uном < 400 В принимаем в этой формуле коэффициент 1,3, а при использовании конденсаторов всех других типов и номинальных напряжений -- 1,5). В случаях применения нескольких последовательно включенных электролитических конденсаторов, число которых n определяется формулой (6). В последнем случае каждый конденсатор нужно шунтировать резистором, сопротивление которого в килоомах определяют по формуле
где Сном -- в микрофарадах.
Выбираем резистор с ближайшим номинальным сопротивлением.
Чтобы коэффициент пульсаций напряжения на конденсаторе Со не превышал значения vO он должен иметь емкость не менее вычисленной по формуле (7).
Выбор типа фильтра
Простейший однозвенный сглаживающий фильтр типа RC (рис. 9-15,а) или LC (рис. 9-15,в) применяют, когда весь выпрямленный ток должен иметь одну степень фильтрации. Для питания многокаскадного усилителя, радиоприемника или передатчика требуются различные напряжения с различными коэффициентами пульсации vдоп (табл. 9-8). Коллекторная (анодная) цепь выходного каскада обычно потребляет большую часть выпрямленного тока при наибольшем значении напряжения. Пульсации напряжения питания выходного каскада могут быть относительно велики, так как возникающее в этом каскаде напряжение фона дальнейшему усилению не подвергается. Напряжение для питания коллекторной (анодной) цепи двухтактного оконечного каскада УНЧ можно снимать непосредственно с конденсатора (конденсаторов) Со (рис. 9-2--9-6) выпрямителя, если его емкость такова, что обеспечивает допустимые для такого каскада пульсации (см. табл. 9-8).
Параметры сглаживающих фильтров
Падение напряжения на фильтре или звене фильтра равно разности постоянных составляющих напряжений на его входе и выходе (U1 -- U2). Для фильтра, состоящего из ряда последовательно включенных звеньев, падение напряжения на фильтре равно сумме падений напряжения на каждом из звеньев.
Коэффициент пульсации напряжения v -- отношение амплитуды первой гармоники переменной составляющей пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей U.
Коэффициент сглаживания пульсаций фильтром или звеном s - величина, характеризующая уменьшение фильтром (звеном) коэффициента пульсации.
Коэффициент сглаживания одного звена
где v1 и U1 -- параметры на входе звена, a v2 и U2 -- на его выходе.
Коэффициент сглаживания фильтра, состоящего из последовательно включенных звеньев, равен произведению коэффициентов сглаживания всех звеньев.
Расчет RC и LС звеньев фильтров
Расчет сглаживающего фильтра сводится к вычислению сопротивления резистора Rф (либо индуктивности Lф) и емкости конденсатора Сф каждого из его звеньев (см. рис. 9-15), обеспечивающих необходимое ослабление пульсации фильтром; начинать расчет удобно с первого от входа фильтра звена, для которого принимают U1 = Uo и v1 = vo Постоянную составляющую напряжения и коэффициент пульсации на входе каждого последующего звена принимают равными постоянной составляющей напряжения U2 и коэффициенту пульсации v2 на выходе предыдущего звена. Значения v2 < vдоп можно взять из табл. 9-8.
Частота пульсаций выходного напряжения fп однофазного выпрямителя (рис. 9-2) и цепи удвоения (рис. 9-7) равна частоте тока в электросети или частоте генерируемых преобразователем колебаний соответственно. Выходное напряжение всех остальных устройств пульсирует с частотой в 2 раза большей.
В приводимые далее формулы надо подставлять сопротивления в омах, емкости в микрофарадах, индуктивности в генри, токи в амперах, напряжения в вольтах. Те же размерности имеют и соответствующие результаты расчетов.
Порядок расчета:
Сопротивление резистора Rф при заданной постоянной составляющей тока I1-2
Падение постоянного напряжения на сопротивлении rф обмотки дросселя фильтра
Допускаемая мощность рассеяния резистора должна быть не менее
В случае RC-звена для дальнейшего расчета принимают ближайшее номинальное сопротивление резистора.
Емкость конденсатора RC-звена
Если емкость конденсатора Сф получается настолько большой, что ее удобнее реализовать как параллельное соединение двух конденсаторов, вместо одного звена лучше применить два RC-звена (рис. 9-15,б). Сопротивления каждого резистора:
, а емкости конденсаторов
При расчете LC-звена (рис. 9-15,в) можно задаться индуктивностью дросселя Lф, (если предполагается использовать готовый дроссель) при этом емкость конденсатора:
Номинальное напряжение на конденсаторе Сф во всех случаях должно быть не менее 1,2 U2.
Применение стабилизаторов различных типов
Стабильность питающего напряжения можно улучшить, применив стабилизатор постоянного (выпрямленного) напряжения на транзисторах.
Стабилизаторы постоянного напряжения при питании РЭА от электросети, уменьшая колебания постоянных напряжений, вместе с тем сглаживают пульсации выпрямленных напряжений. При высоких требованиях к стабильности выходного напряжения и больших токах нагрузки применяют транзисторные стабилизаторы, которые обладают более высоким к. п. д., меньшим выходным сопротивлением.
Параметры стабилизаторов напряжения
Выходной ток: Iвых -- ток, потребляемый нагрузкой с выхода стабилизатора. Стабилизатор может быть рассчитан на постоянную (Iвых = const) либо на переменную нагрузку; в последнем случае параметрами стабилизатора являются максимальный Iвых.макс. и минимальный Iвых.мин. токи нагрузки (в частном случае
Iвых.мин. == 0).
Входные напряжения стабилизатора: номинальное Uвх, максимальное Uвх.макс. и минимальное Uвх.мин. значения напряжения, поступающего на вход стабилизатора от источника питания.
Часто изменения входного напряжения стабилизатора характеризуют относительными отклонениями в сторону увеличения 6в и в сторону уменьшения 6н; отклонения эти обычно выражают в виде десятичных дробей. При этом
соответственно
Выходное напряжение Uвых -- напряжение на нагрузке стабилизатора.
Коэффициент стабилизации напряжения KCT показывает, во сколько раз относительное изменение напряжения на нагрузке стабилизатора меньше относительного изменения напряжения на его входе при неизменном токе нагрузки, т. е.
Выходное дифференциальное сопротивление стабилизатора -- rвых определяет степень постоянства выходного напряжения стабилизатора при изменениях тока нагрузки; оно равно отношению уменьшения (увеличения) напряжения на выходе стабилизатора, к вызвавшему это изменение увеличению (уменьшению) тока нагрузки, т. е.
Так как Uвых и Iвых по смыслу имеют разные знаки, то для получения положительного значения гвых перед их отношением поставлен знак минус.
К. п. д. стабилизатора n -- отношение мощности, потребляемой нагрузкой стабилизатора, к мощности, поступающей на его вход от источника питания, т. е.
Параметрические стабилизаторы напряжения на стабилитронах и стабисторах
Простейший стабилизатор постоянного напряжения представляет собой делитель напряжения, состоящий из резистора и элемента с нелинейной вольт-амперной характеристикой. В качестве последнего используют кремниевый стабилитрон (рис. 9-17,а), стабистор (рис. 9-17,б) или газоразрядный стабилитрон (рис. 9-17,в). Такие стабилизаторы называют параметрическими, так как действие их основано на изменении под действием входного напряжения такого параметра нелинейного элемента, как сопротивление постоянному току.
Вместо стабистора можно использовать кремниевые выпрямительные диоды в прямом включении, если требуется стабильное напряжение 0,7--1,0 В. Иногда несколько диодов соединяют последовательно и получают стабилизированное напряжение больше 1 В
Выходное напряжение стабилизатора Uвых равно напряжению стабилизации примененного стабилитрона (стабистора). Поэтому нельзя получить напряжение Uвыx с любым желаемым значением; его приходится выбирать в пределах величин, обеспечиваемых тем или иным доступным для применения типом стабилитрона. Для получения Uвыx большей величины стабилитроны соединяют последовательно.
Параллельное соединение стабилитронов (стабисторов) не применяют, так как вследствие различия их напряжений стабилизации ток распределится между ними неравномерно (стабилитрон с несколько меньшим напряжением стабилизации всегда будет сильно перегружен током).
Благодаря тому, что стабилизатор реагирует на быстрые изменения подводимого напряжения, он сглаживает пульсации напряжения. Коэффициент сглаживания пульсаций близок по величине к коэффициенту стабилизации.
Расчет параметрического стабилизатора напряжения на кремниевом стабилитроне или стабисторе.
Целью расчета является получение сопротивления и рассеиваемой мощности резистора R и определение параметров стабилизатора: коэффициента стабилизации и выходного сопротивления.
Исходные данные: 1) выходное напряжение Uвых; 2) значения выходного тока Iвых.мин. и Iвых.макс. наибольшие ожидаемые отклонения 6Н и 6В напряжения первичного источника от его номинального значения. Если выпрямитель, создающий напряжение Uo= UBX, работает от электросети и Iвых = const, то принимают 6В = 6Н= 0,05 (ГОСТ 13109-67). Часто при большой нагрузке снижение напряжения в некоторых местных сетях бывает более значительным. Поэтому перед расчетом стабилизатора следует определить значение 6Н, фактически имеющее место в электросети, от которой будет работать РЭА и учесть изменение Uo при изменении I0.
Входное напряжение UBX нужно вычислить, если выпрямитель проектируется одновременно со стабилизатором, либо этот показатель может быть заданной величиной, если проектируется стабилизатор к имеющемуся выпрямителю.
Сначала выбирают стабилитрон (стабистор), напряжение стабилизации которого UCT возможно ближе к требуемому значению Uвыx вместе с тем он удовлетворяет условию:
Если последнее условие не выполняется, следует применить стабилитрон (стабистор) с большим максимально допустимым током Iст.макс.
При необходимости иметь значительное Uвыx можно включить последовательно два или большее число стабилитронов, при этом
Номинальное входное напряжение определяют по формуле:
сопротивление резистора
Максимальная рассеиваемая на резисторе мощность
Выбирают резистор с ближайшей большей мощностью рассеяния, ближайшим номинальным сопротивлением и допуском не более ±10%.
Если в последние формулы значение токов подставить в миллиамперах, то значение R получится в килоомах, а Р -- в милливаттах. Коэффициент стабилизации напряжения, где гст -- динамическое сопротивление стабилитрона [Ом] при данном токе через него.
Выходное сопротивление стабилизатора гвых = гст. При последовательном включении m стабилитронов при вычислении гвых и Kст за гст принимают (гст1 + гст2 + … + гстm)
Транзисторные стабилизаторы напряжения
Простейший транзисторный стабилизатор напряжения содержит параметрический стабилизатор на кремниевом стабилитроне и дополнительно транзистор, обычно средней или большой мощности, называемый в данном случае регулирующим (рис. 9-18,а,б).
Применение мощного транзистора позволяет получить гораздо больший выходной ток, чем от параметрического стабилизатора с таким же стабилитроном.
Коэффициент стабилизации напряжения Кст транзисторных стабилизаторов напряжения по схемам на (рис. 9-18,а,б) определяется параметрами цепи RД и не превышает значения Кст стабилизатора по схеме на (рис. 9-17,а) ; выходное сопротивление стабилизаторов по схемам на (рис. 9-18,а,б) порядка десятых долей ома.
Напряжение на выходе транзисторного параметрического стабилизатора
Падение напряжения между эмиттером и базой германиевого транзистора UБЭ = 0,3--0,5 В и кремниевого 0,6--0,8 В.
Отличаясь предельной простотой, стабилизаторы по схемам на (рис. 9-18) обладают существенным недостатком: даже при кратковременном коротком замыкании выхода регулирующий транзистор перегружается и выходит из строя. По указанной причине, а также учитывая низкое значение Кст и относительно большое rвых, стабилизатор по схеме на (рис. 9-18) целесообразно выполнять лишь в случаях, когда не требуется высокая стабильность выходного напряжения и исключена возможность перегрузки или случайного короткого замыкания выхода.
Стабилизаторы с двумя транзисторами различной структуры (рис. 9-19) имеют примерно на порядок более высокие значения КСТ и на порядок меньше значения гвых чем стабилизаторы на (рис. 9-18). Вместе с тем стабилизаторы по схемам на (рис. 9-19) можно сделать нечувствительными к коротким замыканиям и перегрузкам, добавив диод и резистор, обозначенные на схеме штриховыми линиями. Транзистор T1 можно монтировать на радиаторе без изоляционных прокладок, если в стабилизаторе по схеме на (рис. 9-19), а с корпусом устройства соединен положительный полюс стабилизированного напряжения, а в устройстве по схеме на (рис. 9-19,б) -- отрицательный полюс.
Транзисторный стабилизатор напряжения с цепью обратной связи. Выходное напряжение такого стабилизатора, который более известен в технической литературе под названием (компенсационный стабилизатор), может заметно отличаться от напряжения UCT стабилитрона, при этом значение Uвыx можно точно устанавливать и в некоторых пределах изменять.
На (рис. 9-20) показаны два варианта распространенной схемы стабилизатора напряжения с обратной связью и составным регулирующим транзистором Т1T2 в цепи обратной связи имеется усилитель на транзисторе Т3, имеющем структуру, обратную структуре тех транзисторов, которые образуют составной транзистор.
Стабилитрон используется одновременно в качестве диода защиты стабилизатора от перегрузок и в качестве источника опорного напряжения, с которым сравнивается выходное напряжение стабилизатора. Получаемый в результате сравнения сигнал рассогласования управляет токами транзисторов T1T2 и Т3 таким образом, что выходное напряжение поддерживается практически неизменным при изменении как входного напряжения, так и тока нагрузки.
Требуемое выходное напряжение устанавливают с помощью переменного резистора R5, входящего в делитель выходного напряжения R4 R5, а порог срабатывания защиты -- с помощью переменного резистора R3.
Выбор транзисторов.
В момент включения питания на данные транзисторные стабилизаторы по всем приводимым выше схемам через регулирующий транзистор T1 проходит значительный импульс тока на заряд конденсаторов в питаемом устройстве, поэтому максимально допустимый ток для этого транзистора Iк макс должен быть в 5--10 раз больше заданного значения максимального тока нагрузки Iвых.макс.. Максимально допустимый ток транзистора Т2 в стабилизаторах по схемам (рис.9-19 и 9-20) может быть в h21Э(Т1) раз меньше, чем для транзистора T1, а максимально допустимое напряжение UКЭ макс транзисторов T1 И Т2 должно быть не менее максимального значения входного напряжения стабилизатора (при питании от выпрямителя UKЭ макс должно быть по крайней мере в 1,5 раза больше действующего напряжения вторичной обмотки трансформатора питания при наибольшем напряжении в электросети). Выполнение последнего условия исключает возможность пробоя транзисторов при перегрузках и коротких замыканиях выхода стабилизатора.
В необходимых случаях для повышения допустимого напряжения вместо T1 включают последовательно два одиночных (рис. 9-21,а) или вместо транзисторов T1 и Т2 -- два составных регулирующих транзистора (рис. 9-21,б).
Транзистор усилителя цепи обратной связи Т3 в рассматриваемом стабилизаторе напряжения при Uвыx < 40 В и Iвых < 5 А может быть маломощным, практически любого типа.
Выбор стабилитрона.
Стабилитрон для устройств по схемам на (рис. 9-18 и 9-19) выбирают с напряжением стабилизации UCT == Uвых и при этом его ток стабилизации должен быть не менее вычисленного по формуле:
в которой при расчете стабилизатора по схеме на (рис. 9-18) Iвых.макс заменяют на Iвых.макс / h21Э(Т1) апри расчете стабилизатора по схеме на (рис. 9-19) - значением Iвых.макс / (h21Э(Т1)h21Э(Т1)).
В устройствах по схемам на (рис. 9-20) можно использовать стабилитрон с напряжением стабилизации Uст= nUвыx, принимая n = 0,6-:-0,9.
Если нужно иметь Uвых значительно большей величины, чем UCT имеющихся стабилитронов, применяют последовательное соединение нескольких стабилитронов. Для температурной компенсации последовательно с основным стабилитроном (стабилитронами) вводят диод с прямым включением р-n перехода.
Расчет стабилизаторов.
Исходными данными для расчета являются: 1) напряжение на выходе стабилизатора UBblx; 2) значения тока нагрузки Iвых.мин. и Iвых.макс 3) наибольшие ожидаемые отклонения 6Н и 6В напряжения источника питания от его номинального значения; 4) при питании от выпрямителя коэффициент пульсации v0 напряжения, поступающего на вход стабилизатора, обычно принимают v0 = 0,02-:- 0,05.
Целью расчета является определение номинального напряжения на входе стабилизатора Uвх при питании от выпрямителя UBX = Uo и сопротивлений резисторов, входящих в схему стабилизатора.
Порядок расчета:
1) определяют номинальное входное напряжение по формуле (независимо от того, по какой схеме выполнен стабилизатор):
2) для стабилизаторов по схемам на (рис. 9-18) определяют сопротивление резистора R по формуле
а рассеиваемую на нем мощность -- по формуле
подставляя в нее вместо значений Iвых.макс и Iвых.мин. значения Iвых.макс / h21Э и Iвых.мин. / h21Э соответственно. Если конкретные значения h21Э намеченного к применению транзистора неизвестны, берут наименьшее его значение из соответствующей таблицы. При расчете стабилизатора по схеме на (рис. 9-19) пользуются формулами
заменяя в них значения Iвых макс и Iвых мин значениями Iвых.макс / h21Э(Т1)h21Э(Т2) и Iвых.мин / h21Э(Т1)h21Э(Т2) , соответственно.
Сопротивления резисторов стабилизатора по схеме на (рис. 9-20) определяют по формулам
Каждый из резисторов R'1 , R''1 в схеме на (рис. 9-21) должен иметь сопротивление, вдвое меньшее вычисленного по приведенной формуле для R1.
Сопротивления резисторов, полученные в результате вычисления по приводимым формулам, будут выражены в омах, если токи подставить в амперах, а напряжения -- в вольтах: соответственно результат расчета получается в килоомах, если токи выражены в миллиамперах.
Рассеиваемые на резисторах мощности в ваттах равны произведению падения напряжения в вольтах на ток в амперах.
Исходные данные и расчет источника питания:
|
Тип прибора |
IК макс , (А) |
UКЭ макс , (В) |
UКЭ нас , (В) |
РК макс , (Вт) |
h21Э |
|
|
КТ818БМ |
15 |
40 |
1 |
100 |
20 |
|
|
КТ814Б |
1,5 |
40 |
0,6 |
10 |
40 |
|
|
КТ315В |
0,1 |
40 |
0,4 |
0,15 |
20-:-90 |
|
Тип диода |
Iпр. макс. , (А) |
Iпр. и. макс. , (А) |
Uобр. макс. , (В) |
Uобр. и. макс. , (В) |
|
|
КД202В |
5 |
30 |
140 |
100 |
|
Тип стабилитрона |
Iст. , (мА) |
Iст.макс , (мА) |
Iст.мин , (мА) |
Uст.ном , (В) |
Uст.макс , (В) |
Uст.мин , (В) |
Рмакс , (Вт) |
гст , (Ом) |
|
|
2С168А |
10 |
45 |
3 |
6,8 |
7,5 |
6,1 |
0,3 |
28 |
|
|
Д814Г |
5 |
24 |
3 |
11 |
12 |
10 |
0,34 |
18 |
Рис.1Схема электрическая принципиальная.
Перечень элементов схемы электрической принципиальной
|
Поз. № |
Тип прибора |
Количество, шт |
|
|
R1 |
Проволочный 18 Ом - 5 Вт |
1 |
|
|
R2 |
МЛТ-0,25 47-100 Ом + 10% |
1 |
|
|
R3 |
СП-5-1Вт 1,6 кОм + 10% |
1 |
|
|
R4 |
МЛТ-0,5 120 Ом + 10% |
1 |
|
|
R5 |
СП-5-1Вт 160 Ом + 10% |
1 |
|
|
C1 |
К50-16 2000 мкФ * 35В |
3 |
|
|
C1 |
К50-16 470 мкФ * 35В |
1 |
|
|
D1 - D4 |
КД202В |
4 |
|
|
D5 |
Д814Г |
1 |
|
|
VT1 |
КТ818Б |
1 |
|
|
VT2 |
КТ814Б |
1 |
|
|
VT3 |
КТ315В |
1 |
|
|
L1 |
Др -14,3Гн-3А |
1 |
|
|
С2 |
К50-16 22мкФ * 25В |
1 |
Расчет стабилизатора: ( рис. 9-20 а )
Исходные параметры:
Исходными данными для расчета являются: 1) напряжение на выходе стабилизатора UBblx; 2) значения тока нагрузки Iвых.мин. и Iвых.макс 3) наибольшие ожидаемые отклонения 6Н и 6В напряжения источника питания от его номинального значения; 4) при питании от выпрямителя коэффициент пульсации v0 напряжения, поступающего на вход стабилизатора, обычно принимают v0 = 0,02-:- 0,05.(Uвыx = 12 В; Iвых макс = 3 А ; Iвых мин = 0 А; 6В = 0,05; 6Н = 0,2 ; v0 = 0,03; n = 0,6-:-0,9)
Расчет выпрямителя: ( рис. 9-4 )
Расчет LC фильтра: ( рис. 9-15 в )
- на входе фильтра.
- на выходе фильтра.
Рис.2 Схема компенсационного стабилизатора в режиме наладки в программе Electronics Workbench v.5.12.
Рис.3 График зависимости от
Рис.4 График зависимости от
Список используемой литературы
1. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. « МК-Пресс », 2007г.- 288с.
2. Шрайбер Г. 300 схем источников питания. « Москва », 2000г.- 213с.
3. Источники электропитания РЭА. Под ред. Г. С. Найвельта Москва. Радио и связь.
4. Источники вторичного электропитания. Под ред. Ю. И. Конева. Москва. Радио и связь.1983г.
5. Малинин Р. М. Справочник радиолюбителя-конструктора. Изд. 2-ое перераб. и доп. Москва. « Энергия », 1977г.- 752с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет выпрямителей с емкостной реакцией нагрузки. Методика расчета ключевых стабилизаторов напряжения. Программные средства моделирования схем источников вторичного электропитания. Алгоритмы счета и программная реализация стабилизаторов напряжения.
дипломная работа [704,4 K], добавлен 24.02.2012Стабилизация среднего значения выходного напряжения вторичного источника питания. Минимальный коэффициент стабилизации напряжения. Компенсационный стабилизатор напряжения. Максимальный ток коллектора транзистора. Коэффициент сглаживающего фильтра.
контрольная работа [717,8 K], добавлен 19.12.2010Расчет источника опорного напряжения, стабилизатора, регулирующего элемента и выходного делителя. Определение значения емкости фильтра. Оценка габаритной мощности трансформатора. Выбор типоразмера магнитопровода. Разработка односторонней печатной платы.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 19.06.2014Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Разработка импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа и его принципиальной схемы. Расчет силовой части, коэффициента полезного действия. Структура блока управления, требования к его узлам.
курсовая работа [74,9 K], добавлен 29.09.2011Повышение устойчивости питающего напряжения посредством применения специальных стабилизаторов напряжения. Изучение принципа действия параметрических и компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, определение и расчет их основных параметров.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 12.05.2016Выбор структурной схемы системы электропитания, марки кабеля и расчет параметров кабельной сети. Определение минимального и максимального напряжения на входе ИСН. Расчет силового ключа, схемы управления, устройства питания. Источник опорного напряжения.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2011Расчёт выпрямителя, трансформатора и элементов фильтра. Проверка условия размещения обмоток в окне магнитопроводе и реальных величин потерь напряжения во всех обмотках. Выбор типа магнитопровода и проверка его на соответствии величин холостого тока.
курсовая работа [330,6 K], добавлен 15.12.2014Понятие электрического фильтра. Выбор варианта фильтров в соответствии с требованиями. Моделирования фильтра в среде Еlektronics Workbench. Разработка и расчет фильтра высоких частот Чебышева. Разработка и расчет полосового фильтра Баттерворта.
курсовая работа [573,1 K], добавлен 15.07.2008Виды стабилизаторов: постоянного тока (линейный и импульсный) и переменного напряжения (феррорезонансный и современный). Основные типы современных стабилизаторов: электродинамические, сервоприводные (механические), электронные, статические, релейные.
реферат [288,5 K], добавлен 30.12.2014Выбор систем освещения помещений цеха и источников света. Расчет электрического освещения. Выбор напряжения и источника питания. Расчет нагрузки электрического освещения, сечения проводников по нагреву и потере напряжения, потерь напряжения в проводниках.
курсовая работа [589,0 K], добавлен 22.10.2015Анализ конструкции, ее элементы, принципы работы. Расчет тока, необходимого для точечной, рельефной и шовной способов сварки. Электрический расчет трансформатора, пределы регулирования вторичного напряжения. Выбор стандартной электросварочной машины.
курсовая работа [224,9 K], добавлен 27.09.2014Расчет параметров схемы замещения. Расчет нагрузок на участках. Отклонение напряжения на источнике. Доза Фликера на кратковременном интервале. Определение коэффициента несинусоидальности напряжения, когда БК включена. Перегрузка токами высших гармоник.
контрольная работа [284,5 K], добавлен 29.01.2011Расчёт трансформатора и параметров интегрального стабилизатора напряжения. Принципиальная электрическая схема блока питания. Расчет параметров неуправляемого выпрямителя и сглаживающего фильтра. Подбор выпрямительных диодов, выбор размеров магнитопровода.
курсовая работа [151,6 K], добавлен 14.12.2013Сведения об источниках электропитания. Структурные схемы стабилизированных источников электропитания. Неуправляемые выпрямительные устройства. Импульсные, нерегулируемые транзисторные преобразователи напряжения. Транзисторы силовой части преобразователя.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 27.04.2010Выбор способа электропитания. Расчет аккумуляторной батареи, элементов регулирования напряжения. Проверка качества напряжения на выходе электропитающей установки. Определение мощности, величины тока, потребляемой от сети. Эскиз токораспределительной сети.
курсовая работа [419,4 K], добавлен 05.02.2013Разработка схемы усилителя постоянного тока и расчет источников питания: стабилизатора напряжения и выпрямителя. Определение фильтра низких частот. Вычисление температурной погрешности и неточностей измерения от нестабильности питающего напряжения.
курсовая работа [166,3 K], добавлен 28.03.2012Расчет источника гармонических колебаний. Запись мгновенных значений тока и напряжения в первичной обмотке трансформатора и построение их волновых диаграмм. Расчет резонансных режимов в электрической цепи. Расчет напряжения в схеме четырехполюсника.
курсовая работа [966,0 K], добавлен 11.12.2012Физические основы и принцип действия широкополосных фильтров. Метод расчета цепочных фильтров. Пример расчета фильтра нижних частот на заданные параметры. Построение полной характеристики затухания фильтра нижних частот. Расчет промежуточного полузвена.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 21.01.2011Разработка схемы электропитания группы однофазных потребителей от цепи трехфазного тока. Выбор сечения проводов с проверкой по потере напряжения. Упрощённый расчет трехфазного трансформатора необходимой мощности. Схема включения измерительных приборов.
курсовая работа [211,0 K], добавлен 19.02.2013Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.
лабораторная работа [542,2 K], добавлен 11.01.2015
