Расчет параметрического стабилизатора напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Ишимбай

2017

Содержание

Введение

Задание

Подбор полупроводниковых диодов

Расчет параметрического стабилизатора напряжения

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В данной курсовой работе целью является освоение теоретических основ и получения практических навыков проектирования, расчета и основ применения электронных схем и устройств вторичных источников питания для систем управления технологическими процессами.

Диоды - нелинейные двухполюсники, пропускающие ток преимущественно в одном (прямом) направлении, принцип работы которых основан на выпрямительных свойствах р-п-перехода в полупроводниках. Различают полупроводниковые вентили - медно- закисные, селеновые, германиевые и кремниевые.

Электрическая схема, выполненная на вентилях и предназначенная для преобразования энергии переменного тока в энергию постоянного тока, называется выпрямителем. Для питания электронной аппаратуры применяются маломощные выпрямители на неуправляемых вентилях, работающие от сети однофазного переменного тока.

Для работы в выпрямителях диоды выбирают по эксплуатационным параметрам, к которым относятся:

допустимое обратное напряжение диода U _обр - значение напряжения, приложенного в обратном направлении, которое диод может выдержать в течение длительного времени без нарушения его работоспособности, В;

средний прямой ток диода I _пр.ср - среднее за период значение тока, протекающего через диод в прямом направлении;

максимально допустимый импульсный ток диода I _пр.и _max - ток при заданной максимальной длительности импульса, А;

средний обратный ток диода I_обр.ср - среднее за период значение обратного тока, А;

среднее прямое напряжение диода U_пр.ср - напряжение при заданном среднем значении прямого тока, В;

средняя рассеиваемая мощность диода Р_ср.д - средняя за период мощность, рассеиваемая диодом, при протекании тока в прямом и обратном направлениях, Вт;

дифференциальное сопротивление диода r_диф - отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его малому приращению тока, Ом.

Полупроводниковые стабилитроны , называемые иногда опорными диодами , предназначены для стабилизации напряжения ; их работа основана на использовании явления электрического пробоя p-n - перехода при включении диода в обратном направлении .

К основным параметрам стабилитронов относятся :

- напряжение стабилизации U_ст - падение напряжения на стабилитроне при протекании заданного тока стабилизации , В ;

- максимальный ток стабилизации I_max , А ;

- минимальный ток стабилизации I_min , А ;

- дифференциальное сопротивление r_диф , которое определяется при заданном значении тока на участке пробоя;

- температурный коэффициент напряжения стабилизации б_ст -относительное изменение напряжения стабилизации ?U_ст при изменении температуры окружающей среды на ?T.

Задание

1.Подобрать полупроводниковые диоды в одной из нижепри-веденных выпрямительных схем.

2.Рассчитать параметрический стабилизатор на полупро-водниковом стабилитроне для питания нагрузки с сопротивлением R_H =350Oм (напряжение на нагрузке должно поддерживаться U_H=21 В при коле-бании напряжения на входе схемы от U_min=951 В до U_max=1286 В и коэффициенте трансформации трансформатора n=16.

Подбор полупроводниковых диодов

По закону Ома для участка цепи:

U_H =R_H I_H

Отсюда

I_H= U_H/R_H

I_H=21/350=0,06 А.

Определяем среднее значение входного напряжения:

U_вх.ср = (U_mim+U_max)/2 = (951+1286)/2 ? 1118,5 В

Действующее значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора U₂ :

n= U_вх.ср / U₂, отсюда

U_{обр. max VD}= U₂= U_вх.ср / n= 1118,5 / 16 ? 70В.

I_{пр.VD ср} = I_н /2 = 0,06/2 =0,03 А.

Подбор диодов осуществляется по двум параметрам: максимальное обратное напряжение, которое должен выдерживать запертый диод (U_обр.max), и максимальное значение тока, протекающего через открытый диод (I_{пр. VD ср.max}):

I_{пр. VD ср.max} = р ?I_пр.VDср =3,14?0,03?0,1 мA ? 0,0001 А.

Полученным значениям удовлетворяет диод Д 305.

Расчет параметрического стабилизатора напряжения

Расчет заданной схемы параметрического стабилизатора напряжения по приведенной схеме состоит из нескольких этапов и зависит от исходных условий, каковыми являются: U_ст.н - стабилизированное напряжение на нагрузке, В; U_{вх min} - минимальное значение выпрямленного напряжения, подаваемого на вход стабилизатора, В; U_{вх max} - максимальное значение выпрямленного напряжения, подаваемого на вход стабилизатора, В; R_н - величина сопротивления нагрузки (в данном случае сопротивление нагрузки неизменно), Ом. проектирование электронный технологический стабилитрон

По справочнику выбирается стабилитрон в соответствии с заданным значением напряжения U_ст=21В и выписываются его параметры I_ст.min и I_ст.max. Для данных значений выбираем стабилитрон Д816А. Для него I_ст.min=10 мА, I_ст.max=230 мА.

Рассчитывается средний ток стабилитрона:

I_ст.ср = ( I_ст.min +I_ст.max)/2 = (10+230)/2= 240 мА.

Рассчитывается ток нагрузки (по закону Ома):

I_н= U_н / R_н = 21/350 ? 0,06 А.

Определяется ток ветви, содержащей балластное сопротивление

(согласно первому закону Кирхгофа):

I_б= I_ст.ср + I_н=240+6=246 мА.

Определяется падение напряжения на балластном сопротивлении (согласно второму закону Кирхгофа):

U_б= U_вх.ср - U_н=70 - 21 ? 49 В.

Рассчитывается величина балластного сопротивления:

R_б= U_б / I_б =49/0,25 ? 196 Ом.

По таблице 1 выбирает резистор со стандартным значением

сопротивления: R_б=200 Ом.

Таблица 1

Рассчитывается мощность рассеивания:

Р_р=I²R_б=0,25²?200 ?12,5 Вт.

Проверяем по таблице 2 пригодность данного стабилитрона. Как видно из таблицы данный стабилитрон не подходит для работы. Для уменьшения мощности рассеивания подключим два сопротивления параллельно.

R_б=R₁*R₂ / (R₁+R₂)=200*200/(200+200)=100 Ом.

Проверяем мощность рассеивания:

Р_р=I²R_б=0,024²?100 ?0,057 Вт.

Данная мощность подходит.

Заключение

В данной курсовой работе были изучены теоретические основы и получены практические навыки проектирования, расчета и применение основ электросхем и устройств вторичных источников питания для систем управления технологическими процессами. Был подобран диод марки Д 305, стабилитрон марки КС468 А. так было рассчитано средний ток стабилитрона, входное напряжение, ток нагрузки и другие параметры.

Список использованной литературы

1. Опадчий Ю . Ф ., Глудкин О . П ., Гуров А . И . Аналоговая и цифровая электроника ( полный курс ): Учебник для вузов . Под редакцией О . П . Глудкина . - М .: Горячая линия Телеком , 2003. -768 с .

2. Лачин В . И ., Савелов Н . С . Электроника : Учеб . пособие . -Ростов н / Д : изд - во " Феникс ", 2000. - 448 с .

3. Кузовкин В . А . Электроника . - М .: Логос , 2005. - 328 с

Размещено на Allbest.ru