2

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра ЭВМ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

по курсу: «Электроника»

на тему: «Простой регулятор мощности»

Нормоконтролер: Руководитель:

Пустыгин А.Н. Лурье В.В.

«____» __________ 2004 г. «____» __________ 2004 г.

Выполнил:

студент группы ПС-322

Звездин С.В.

Челябинск, 2004

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «Электронные вычислительные машины»

Задание на курсовое проектирование

1) Диапазон регулироемых мощностей (глубина регулирования).

2) КПД в двух крайних состояниях.

6. Источник: «Радио», 1989, № 7, с.32-33.

7. Графический материал:

1) Принципиальная схема устройства

2) Эскиз размещения элементов и электронных компонентов схемы

8. Дата выдачи задания:

«23» октября 2004 г.

Руководитель проекта ____________

Лурье В.В.

Задание принял к исполнению: «23» октября 2004 г. ____________ Звездин С.В.

Содержание

• 1. Функциональный состав устройства 4
• 2. Принцип действия 5
• 2.1. Исправления к принципиальной схеме 6
• 3. Эскизный расчет 8
• 4. Выбор элементов 9
• 5. Детальный расчет принципиальной схемы 10
• 6. Анализ критериев качества 11
• 7. Эскиз размещения элементов 12
• Литература 13

1. Функциональный состав устройства

Таким образом, при разных значениях скважности мультивибратора в нагрузку передается разное количество полупериодов выпрямленного напряжения, чем и осуществляется регулировка мощности в нагрузке.

Рис. 1. Функциональная схема устройства

2. Принцип действия

Рассмотрим устройство более подробно. Сетевое напряжение, подключенное к устройству через диодный мост (VD5-VD8) приходит на узел формирователя импульсов выпрямленным.

Формирователь импульсов - цифровая микросхема с логикой работы 2И-НЕ, однако в нашем случае она используется как обычный инвертор. Подадим на эту микросхему выпрямленное сетевое напряжение. В моменты времени, когда это напряжение будет еще соответствовать уровням «логического нуля» на выходе будем иметь короткие импульсы.

Эти импульсы, вместе с импульсами от мультивибратора, поступают на узел совпадения. При высоком уровне напряжения от мультивибратора и формирователя импульсов транзисторный ключ открывается и пропускает ток на управляющую ножку тринисторного ключа.

За счет переменного резистора R1 в мультивибраторе можно регулировать скважность импульсов мультивибратора.

Питание цифровых микросхем осуществляется от узла, где параллельно стоят стабилитрон и 2 фильтрующих конденсатора, которые сглаживают пульсации напряжения.

Временная диаграмма, поясняющая работу устройства, показана на рис. 2.

Таким образом, при подаче импульсов на управляющую ножку тринистора он открывается, и выпрямленное сетевое напряжение идет в нагрузку; в противном случае цепь нагрузки разорвана.

рис. 2. Временная диаграмма работы устройства.

2.1. Исправления к принципиальной схеме

рис. 3. Узел совпадения в исходной схеме.

При этом на микросхему DD1.3 на один из входов поступают импульсы от мультивибратора, а на другой - от формирователя импульсов. При этом подразумевается, что при наличии положительного импульса от мультивибратора на выходе микросхемы будут короткие импульсы, схожие с импульсами от формирователя импульсов, т.е. при поступлении «логической единицы» от мультивибратора и «логической единицы» от формирователя импульсов на выходе узла совпадения также должна формироваться «логическая единица»; в противном случае на выходе узла совпадения должен быть нулевой потенциал.

Однако в исходной схеме мы видим, что для реализации узла совпадения использована цифровая микросхема с логикой работы «И-НЕ», т.е. на выходе узла совпадения сигнал будет иметь форму не коротких импульсов, а сигнал, полученный путем инвертирования данного.

Рис. 4. Фактическая временная диаграмма работы узла совпадения в исходной схеме

В связи с этим предлагается заменить цифровую микросхему DD1.3, поставим на ее место микросхему с логикой работы «2И». Таким образом, мы сможем получить временную диаграмму работы устройства, показанную на рис. 2.

рис. 5. Узел совпадения в исправленной схеме.

3. Эскизный расчет

Данное устройство питается от сети. Сетевое напряжение подключается к схеме через двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Для начала определим параметры схемы. Устройство должно обеспечивать регулирование мощности в нагрузке до 2 кВт, при этом максимально допустимый ток равен 10 А.

Эскизный расчет начнем с силового узла. В нашем случае таковым является тринистор VS1. В открытом состоянии он должен пропускать ток не более 10 А; в закрытом состоянии должен находится при 311 В (220*) плюс запас на скачки напряжения. В качестве такого тринистора нам подойдет КУ202Н.

Табл. 1. Параметры тринистора К202Н.

Зная параметры тринистора и конкретно ток, c помощью которого можно управлять этим тринистором можно выбрать управляющий транзистор VT1.

4. Выбор элементов

5. Детальный расчет принципиальной схемы

6. Анализ критериев качества