Проектирование источника стабилизированного напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данном курсовом проекте произведено проектирование источника стабилизированного напряжения при входном переменном напряжении в 380В получили на выходе постоянное, стабилизированное напряжение в +3В.

Пояснительная записка включает в себя расчет стабилизатора напряжения, расчёт выпрямителя, расчёт трансформатора.



Содержание

Введение

Исходные данные

Расчёт стабилизатора напряжения

Расчёт выпрямителя

Расчёт трансформатора

Заключение

Список литературы



Введение

Для любого электронного устройства необходим источник питания, который должен давать в общем случае одно или несколько значений постоянного напряжения. При большом потреблении мощности использование в качестве источника питания гальванических батарей неэкономично. В этом случае постоянное напряжение получают путем трансформирования и последующего выпрямления напряжения сети. Полученное таким способом напряжение питания, как правило, имеет заметную пульсацию и изменяется в зависимости от нагрузки и колебаний напряжения сети. Поэтому в цепь питания часто включают стабилизатор напряжения, который компенсирует эти изменения напряжения.

Структурно источник стабилизированного напряжения состоит из трех основных блоков: трансформатора, служащего для понижения сетевого напряжения, выпрямителя, необходимого для преобразования синусоидального напряжения в постоянное и стабилизатора, поддерживающего выходное напряжение на заданном уровне. Также в состав источника могут входить фильтры для сглаживания пульсаций напряжения.

Выпрямление переменного тока является одним из основных процессов в радиоэлектронике. В выпрямительном устройстве энергия переменного тока преобразуется в энергию постоянного тока. Любой выпрямитель является потребителем энергии переменного тока и генератором постоянного тока.

Поскольку полупроводниковые диоды хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо проводят в обратном, то основным назначением большинства полупроводниковых диодов является выпрямление переменного тока.



Исходные данные

Напряжение на входе Uвх= 380 В, частотой f = 50 Гц,

Напряжение на выходе Uвых = 3 В,

Ток нагрузки Iн = 1,25 А,

Коэффициенты пульсаций kп1 = 0,25 kп2 = 0,15 kп3 = 0,1.



1. Расчет стабилизатора напряжения

В качестве транзистораVT1 выбираем ГТ705Д у которого:

Ik= 3,5 мА; Ik0= 1,5 мА; Ukэmax= 20 В; в= 90-250Pmax=60Вт

Мощность рассеивания на транзисторе VT1

= Вт

В качестве Uвх.ст принимаем значение большее, чем Uвых на (3…5)В.

Если значение РVT1>Ррас, то необходим радиатор охлаждения.

Ток базы транзистора VT1 определяется исходя из 10% запаса тока нагрузки

=мА

Выбор транзистора VT2 ведется из условия: IКVT2>IБVT1и UКЭмахVТ2>Uвх.ст. По справочным данным (IКмах, UКЭмах, , IКо, Ррас) выбираем транзистор КТ315Б у которого: Iк=100 мА; Ukэmax=20 В; в=50-350

Выбор стабилитрона VD1 ведется из условия: Uстном=(0,4…0,7)Uвых.=Определяем Uст.ном; Iстmin; Iст.мах по справочнику. КС115А у которого: Uст=1,5 В; Iст=1-100 мА;

Номинальный ток стабилизации стабилитрона VD1

=, мА



Далее необходимо проверить выполняется или нет условие IБVT1<0,2Iст.ном

5,48<10,1 условие выполняется.

Задаемся током IЭ2из условия:

= мА

Сопротивление резистора R2 определяется следующим образом:

= Ом

Мощность рассеивания на резисторе R2:

=Вт

P1-4-0,125-27Ом±10%

Потенциал базы транзистора VT2:

, где

=

В напряжение база-эмиттерного перехода VT2

=

потенциал эмиттера транзистора VT2, тогда

= В

Ток базы транзистора VT2:

=мкА

Ток делителя R3-R4 задается исходя из условия:

мА

Примем Iр= 1 мА

Суммарное сопротивление делителя R3-R4:

= Ом

Сопротивление резистора R4:

= Ом

Сопротивление резистора R3 определяется как:

= Ом

источник напряжение выпрямитель трансформатор

Рассеиваемая мощность на резисторах R3 и R4:

=Вт

Р-4-0,01-1кОм±10%

=Вт

Р-4-0,01-2кОм±10%

Сопротивление резистора R1:

= 4800 Ом

где - падение напряжения на резисторе R1,

- ток протекающий через резистор R1,

=0,78 тогда

Рассеиваемая мощность на резисторе R1:

Вт

Р1-4-0,01-4,8кОм±10%

Емкость конденсатора С2:

мкФ

К50-6-16В-718мкФ±20%

Емкость конденсатора С3:

мкФ

К50-32-16В-14600мкФ±20%

Емкость конденсатора С1:

мкФ

К50-6-16В-2192мкФ±20%

2.Расчет выпрямителя

В качестве выпрямительной схемы используются мостовая схемы выпрямления. Исходными данными служат Uвх.ст, Iн.

Средний ток протекающий через диод:

А

где М - количество ветвей выпрямителя,М=2 - для мостовой схем выпрямления.

Обратное напряжение приложенное к каждому диоду:

, В

где Uн.выпр. = Uвх.ст - напряжение нагрузки выпрямителя

Выбор диодов проводится исходя из справочных данных Imax и Uобр.max из условия, что Iпр.max>Iср и Uобр.max>Uобр.В качестве диодов выбираем КД208А у которого: Iпр.max=1,5 А; Uобр.max=100 В

Сопротивление диода постоянному току:

, Ом



3.Расчет трансформатора

Эквивалентное сопротивление вторичной обмотки:

=0,52 Ом

где f =50 Гц - частота питающей сети

k = 3,5 для мостовой схемы выпрямления

Bmax = 1.4 Тл - максимальная магнитная индукция в магнитопроводе трансформатора.

S = 2 для магнитопровода типа ПЛ

Сопротивление фазы выпрямителя определяется как:

Ом

где i - количество вентилей, включенных последовательно с нагрузкой

i = 2 для мостовой схемы выпрямления

Ток через вентиль протекает в течении периода, определяемого углом , который определяется по формуле:

откуда путем подбора находим , рад.

Максимальная амплитуда тока через вентиль

А



где F - коэффициент, учитывающий угол отсечки диода

Необходимо проверить, чтобы максимальная амплитуда тока через вентиль была меньше прямого максимального тока диода Imax<Iпр.max.

Ток вторичной обмотки трансформатора

А

где n - коэффициент учитывающий схему выпрямителя

для мостовой схемы выпрямления

D =

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора определяется как:

Коэффициент трансформации

где U1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора

U2 - напряжение на вторичной обмотке трансформатора

Ток первичной обмотки трансформатора (с учетом тока холостого хода):

A

Габаритная мощность трансформатора

, Вт

Конструктивный расчет трансформатора заключается в выборе магнитопровода и определении числа витков обмоток и диаметров проводов.

По справочным данным стандартныхмагнитопроводов необходимо по значению РГ и типу магнитопровода выбрать магнитопровод и определиться с его геометрическими размерами.

Диаметр провода для обмоток трансформатора

= 0,13 мм

= 0,82 мм

Площадь сечения магнитопровода трансформатора определяется как:

см2

где S0 - площадь окна магнитопровода, см2

Толщина набора пластин и их количество



, см

гдеА - ширина стержня магнитопровода, см

где - толщина пластины, мм.

Число витков первичной обмотки определяется по формуле

, витка

Число витков вторичной обмотки

, витка



Заключение

В данном курсовом проекте произведен расчет сетевого источника напряжения, на выходе которого имеется стабилизированное напряжение +3В. Ток нагрузки составляет 1.25 А . Стабилизатор напряжения выполнен на транзисторах ГТ705Д и КТ315Б , стабилитроне КС115А. Выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах КД208А.

Разработанный источник может использоваться в качестве источника постоянного стабилизированного напряжения для разнообразных электронных устройств, питающихся от +3В, а также в процессе отладки вновь проектируемых электронных приборов.



Список литературы

Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник-2-е изд. стереотип.-/А.Б.Гитцевич, А.А.Зайцев, В.В.Мокряков и др. Под ред. А.В.Голомедова. - М.: КУбК-а, 1994-528 с.; ил.

Транзисторы: Справочник/ О. П. Григорьев, В. Я. Замятин,
Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев - М.: Радио и связь, 1990.-272 с.: ил.-(Массовая радиобиблиотека; Вып. 1144)

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Г. С. Найвельт, К. Б. Мазель, Ч. И. Хусаинов и др.; Под ред. Г. С. Найвельта. - М.: Радио и связь, 1986. - 576 с., ил.

Справочник. "Резисторы". /Под ред. И.И. Четверткова, В.М. Терехова. М.: Радио и связь, 1991.

Справочник. "Радиокомпоненты и материалы". /Под ред. О.И. Партала. М.: КУбК - а, 1998.

1. Размещено на www.allbest.ru