Расчёт и проектирование вторичного источника питания. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Расчёт и проектирование вторичного источника питания
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
4 Анализ спроектированного устройства на ЭВМ
Вторичные источники питания используются в РЭА, питающейся от сети
переменного тока, для получения напряжений постоянного и переменного тока, необходимых для питания
различных узлов. Недостатком данного типа блока питания является большая
материалоёмкость, меньшей удельной мощностью и более низким КПД, в отличии от
импульсного источника питания – это обусловлено наличием трансформатора питания
работающего на частоте 50 Гц и стабилизатора компенсационного типа непрерывного
действия. В данный момент в РЭА чаще стали использоваться другие виды
источников питания.
В
донной курсовой работе необходимо рассчитать и спроектировать вторичный источник
питания по таким исходным данным
На
рис. 1.1 изображена структурная схема вторичного источника питания.
Рис.1.1
– Структурная схема вторичного источника питания
Выпрямительные устройства (выпрямители) относятся к вторичным
источникам электропитания. Они используются для преобразования переменного
напряжения в постоянное. Источником переменного напряжения может быть сеть
переменного тока частотой 50 Гц или преобразователь постоянного напряжения в
переменное повышенной частоты.
Сглаживающие фильтры включают между выпрямителем и нагрузкой
Для уменьшения пульсаций (переменной составляющей) выпрямленного
напряжения. Наиболее часто используются фильтры, состоящие из дросселя и конденсатора
(рис.1.1,а) или из резистора и конденсатора (рис.1.2,а).
Р ис. 1.2 - Схемы сглаживающих фильтров
На рис. 1.3 - изображена однофазная мостовая схема выпрямителя
Рис.1.3-
Однофазная мостовая схема выпрямителя
Коэффициент нестабильности по току – относительное изменение
выходного напряжения при изменении выходного тока в определенных пределах:
Коэффициент стабилизации напряжения – отношение относительных
изменений входного и выходного напряжений при постоянном выходном токе :
Выходное сопротивление
стабилитрона – производная выходного напряжения по выходному току :
Коэффициент полезного действия – отношение мощности на выходе
стабилитрона к мощности на входе.
Коэффициент сглаживания пульсаций – соотношение напряжения
пульсаций на входе и на выходе.
Во вторичных источниках питания используются параметрические
и компенсационные стабилизаторы напряжения.
Наиболее простыми стабилизаторами напряжения являются
параметрические стабилизаторы напряжения.Они характеризуются сравнительно
невысокими коэффициентами стабилизации, большим выходным сопротивлением, низким
КПД. В таких стабилизаторах невозможно получить точное значение выходного
напряжения и регулировать его.
На рис.1.4 изображена схема параметрического стабилизатора
напряжения.
Рис.1.4
- С хема параметрического стабилизатора напряжения
Компенсационные стабилизаторы напряжения представляют собой
систему автоматического регулирования, в которой с заданной точностью
поддерживается постоянным напряжение на выходе независимо от изменения входного
напряжения и тока нагрузки. На рис.1.5 изображена одна из схем компенсационного
стабилизатора напряжения.
Рис.1.5
- С хем компенсационного стабилизатора напряжения
После выпрямителя поставим сглаживающий R-C фильтр изображений
Потом необходимо рассчитать и установить одну из схем
параметрического стабилизатора напряжения.Например схему изображенную на
рис.1.5.
Схема вторичного источника питания будет иметь вид:
Рис.1.5
- Схема вторичного источника питания
1. Расчет следует производить «от нагрузки». Для чего по исходным
данным определим RН :
2. Зададимся коэффициентом стабилизации (из исходных данных) :
UВХ.МИН = UВЫХ + UК.Э1 МИН + UВЫХ, (3.2)
где UК.Э1 МИН — минимально допустимое напряжение между эмиттером и
коллектором регулирующего транзистора, при котором работа
еще происходит на линейном участке выходной характеристики
UВЫХ — отклонение напряжения на выходе стабилизатора от
номинального.
Напряжение UК.Э1 МИН для большинства транзисторов не превышает 1—3 в. При
расчете UК.Э1
МИН можно принимать равным 3 в. Величина напряжения UВЫХ для нашего случая
определяется верхним пределом регулировки выходного напряжения, т. е. UВЫХ= 0,4 В. Таким
образом,
Номинальное и максимальное напряжения на входе стабилизатора с
учетом допустимых отклонений входного напряжения (поскольку нестабильность
напряжения питающей сети нам не задана, возьмем отклонение UВХ = ± 10%, что вполне
достаточно для обеспечения заданных показателей качества) соответственно равны
3. Определяем максимальное падение напряжения на участке
эмиттер — коллектор регулирующего транзистора
4. Находим максимальную мощность, рассеиваемую на коллекторе
РК1
МАКС = UК.Э1
МАКС • I
ВЫХ. МАКС, (3.6)
где I ВЫХ. МАКС — максимальное значение тока нагрузки. Для нашего
случая (при неизменном токе нагрузки)
5. Выбираем тип регулирующего транзистора.
I
К1. МАКС I ВЫХ. I К1. МАКС. ДОП.; (3.7)
UК.Э1 МАКС UК.Э1 МАКС. ДОП.; (3.8)
Пользуясь
таблицами соответствующих справочников выбираем транзистор Т1 типа П4БЭ с
такими параметрами: коэффициент усиления по току В1 = 20, максимально
допустимое напряжение коллектор — эмиттер UК.Э1 МАКС. ДОП. = 60 в;
6. Выбираем тип согласующего транзистора Т2. Транзистор Т2
предназначен для согласования большого выходного сопротивления (порядка 10 ком)
усилителя постоянного тока, собранного на транзисторе Т3, с малым входным
сопротивлением (порядка 10 ом) регулирующего транзистора Т1.
Кроме того, транзисторы Т1 и Т2, образуя составной транзистор,
имеют общий коэффициент усиления по току
где В1 и В2 — коэффициенты усиления по току транзисторов Т1 и Т2.
Большой коэффициент усиления по току Вобщ. позволяет значительно повысить
коэффициент стабилизации схемы по напряжению.
где I К2 иI Э2. — токи коллектора и эмиттера транзистора Т2 ; I б1 — ток базы транзистора
Т1 и учитывая, что
I
б1 I К1 / В1 = 100 /20 = 5
мА, (3.12)
UК.Э2 МАКС UК.Э1 МАКС 8,2 в. (3.13)
Таким образом, мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора
Т2, равна Рк2 макс
Uк.э2 макс • I к2 = 8,2 • 5х10-3 =
0,041 Вт = 41 мВт.
По справочнику выбираем транзистор Т2 типа П201А с параметрами:
коэффициент усиления по току В2 = 40, максимальное напряжение
между коллектором и эмиттером Uк.э2 макс. доп.=22 в, максимальный ток коллектора I к2. макс. доп = 1,5 а,
максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе, Рк2 макс. доп = 1
вт. Поскольку Рк2 макс. = 0,041 вт < Рк2 макс. доп = 1 вт, то транзистор Т2 выбран
правильно.
7. Выбираем тип кремниевого стабилитрона. В качестве источника
эталонного напряжения обычно используется кремниевый стабилитрон, который
должен иметь номинальное напряжение стабилизации, который должен иметь
номинальное напряжение стабилизации
Uст (0,6 0,7) • 9 = 5,4 в.
По справочнику выбираем стабилитрон типа Д808, у которого
Uст = Uэт = 8 в. ; I ст 5 мА ; I ст. макс. мА.
8. Находим коэффициент деления напряжения делителем R5,R6 и R7
= U2 вых / Uвых Uэт / Uвых = 8 / 12 =
0,667 (3.15)
9. Выбираем тип управляющего (усилительного) транзистора Т3. На
транзисторе Т3 собран усилитель, который должен реагировать на самые
незначительные колебания выходного напряжения и усиливать их до величины,
достаточной для управления регулирующим транзистором. Поэтому управляющий
транзистор должен обеспечивать достаточное усиление сигнала по напряжению. При
выборе транзистора необходимо обратить внимание на величину коллекторного тока I кз. Этот ток должен быть
по возможности небольшим, но всегда превышать ток базы согласующего транзистора
Т2. Обычно величина тока I кз выбирается в пределах 0,5 2 ма. Требуемое
значение коэффициента усиления по напряжению для управляющего транзистора можно
найти по формуле
где Uвх = Uвх. макс — Uвх. мин = 17,2 – 14 = 3,2 в.
Наиболее часто в качестве управляющих используются маломощные
низкочастотные транзисторы.
Предварительно выберем транзистор тира МП41 (П15) с такими
данными: коэффициент усиления по току B3 = 30, максимально допустимое
напряжение коллектор—эмиттер UК.Э3 МАКС. ДОП. == 20 в, максимальный ток коллектора
I К3. МАКС. ДОП = 20 ма,
максимально допустимая мощность рассеивания на коллекторе Рк3 макс. доп = 0,15
вт. Определим фактический коэффициент усиления каскада на транзисторе МП41
(П15). Для этого можно воспользоваться формулой
где , —
крутизна характеристики транзистора Т3 (число, показывающее,
на сколько миллиампер изменится коллекторный ток при изменении
напряжения между базой и эмиттером транзистора на 1 в);
R1 — сопротивление нагрузки в цепи коллектора транзистора Т3.
Для маломощных низкочастотных транзисторов, используемых в схемах
стабилизаторов напряжения, значение крутизны лежит в пределах
Сопротивление R1 может быть найдено по формуле
Мощность, рассеиваемая на резисторе R1, составляет
PR1 = (IK3)2 • R1 = 12000 • (2х10-3)2 = 0,048 Вт.
Рк3 макс. = U к.э3 макс. • IкЗ. (3.19)
U к.э3 макс. = U вых. + U вых – U эт = 12 + 0.4 – 8 = 4.4 B. и IкЗ = 2 х 10 –3 А получим
Рк3 макс. = 4.4• 2 х 10 –3 = 0,0088 Вт < Рк3 макс. доп. = 0,15
Вт.
Следовательно, транзистор Т3 выбран правильно.
10. Определяем величины сопротивлений резисторов и емкостей
конденсаторов
схемы. Как
мы уже выяснили, сопротивление нагрузки в цепи коллектора транзистора Т3 R1 = 12 кОм. Найдем
сопротивления выходного делителя. Ток делителя I д обычно выбирают на
один – два порядка выше тока базы управляющего транзистора Т3. Номинальный ток
базы транзистора Т3 можно найти по формуле
Выбирая ток делителя Iд = 5 ма, найдем общее сопротивление делителя
Rд = R5 + R6 + R7 = U вых / Iд, (3.21)
Выходное напряжение стабилизатора можно регулироваться в пределах
± 2 в. Учитывая также, что напряжение стабилизации стабилитрона Д808 может
меняться в пределах 7—8,5 в, определим сопротивление нижнего плеча делителя для
крайних значений U эт и U вых
Величины сопротивлений R5 и R6 равны
R6 = (Rд.н.)макс – (Rд.н.)мин ; (3.24)
Полученные значения сопротивлений делителя соответствуют
номинальным. Поэтому окончательно принимаем R5 = 640 ом; R6 = 400 Ом; R7 ==1,4
кОм (тип резисторов R7 — УЛМ-0,12, R5 и R6 — СПО). Сопротивление R8 берется
такой величины, чтобы задаваемый им ток через стабилитрон составлял Iст = 5 ма,
По справочнику выбираем резистор с сопротивлением R8 = 800 Ом (тип
резистора—УЛМ-0,12).
Для увеличения быстродействия стабилизатора используется емкостная
связь между выходом стабилизатора и входом усилителя, собранного на транзисторе
Т3. С этой целью в схему стабилизатора включают конденсатор С2. Величина
емкости этого конденсатора выбирается порядка единиц — десятков микрофарад.
Например, для рассчитываемой схемы можно использовать электролитический
конденсатор типа ЭМ емкостью 3 мкф с рабочим напряжением 20 в.
Конденсатор С3 служит для повышения устойчивости стабилизатора и
одновременно позволяет уменьшить выходное сопротивление схемы. Емкость
конденсатора С3 выбирается порядка 1000— 2000 мкф. Для нашей схемы можно, использовать
электролитический конденсатор типа ЭТО-2 емкостью 1000 мкф с рабочим
напряжением 35 в.
11. Находим коэффициент стабилизации рассчитанного стабилизатора
по формуле
Таким образом, коэффициент стабилизации рассчитанного
стабилизатора оказался больше требуемого, так как
12. К. п. д. стабилизатора в номинальном режиме находим, по
формуле
где I вх = I вых +I ст +I д = 100 + 5 + 5 = 110 мА. Следовательно
13. Расчет схемы защиты от короткого замыкания. Цепь состоит из
транзистора МП41 ; делителя напряжения, собранного на резисторах R2 и R3;
и балансного сопротивления R4. Расчет дополнен моделированием в
программе Electronics Workbench для подбора наиболее оптимальных параметров
цепи.
Выберем резистор R4 = 3 Ом; расчитаем падение напряжения на нем
Расчитаем
делитель, таким образом, дабы в верхнем плече делителя, обеспечивалось падение
напряжения равное U R4.
Анализ всей схемы в программе Electronics Workbench показал,
подключение системы защиты, снижает к.п.д. стабилизатора и приводит к снижению
выходного напряжения. Подъем входного напряжения стабилизатора до уровня 30 В а
также изменение R2 с 60 на 3 Ома, с одной стороны позволяют сохранить выходные
параметры и показатели качества на неизменном уровне, а с другой стороны
потребляемая схемой мощность возрастет незначительно.
В итоге выбираем R2 = 3 Ом и R3 = 2,4 кОм.
14. Расчитаем необходимую схему выпрямления в составе:
трансформатор питания; диодный мост; сглаживающий сонденсатор
Определяем емкость конденсатора на входе стабилизатора,
обеспечивающего пульсацию выпрямленного тока не более 10%. Для мостовой схемы
По каталогу выбираем стандартный электролитический конденсатор
типа ЭТО-2 емкостью 300 мкф на 25 в.
Выбор трансформатора осуществляется по справочнику (хотя можно
усуществить расчет и самостоятельно) исходя из определенных нами входных
параметров стабилизатора, выберем трансформатор типа ТПП 237–127/220–50,
со следующими параметрами: номинальный ток вторичной обмотки I2Н=0,1 A; напряжение на вторичной
обмотке U2Н=20
B (стоит отметить, что
данное напряжение заранее учитывает все потери найденные в процессе
моделирования: потери на вентилях и в цепи защиты от короткого замыкания; Все
остальные потери были учтены в процессе расчета схемы стабилизатора.).
Выберем тип вентилей. Обратное напряжение на вентиль для
однофазной мостовой схемы составляет
Среднее значение тока вентиля для данной схемы составит
Для данного случая хорошо подходит диод Д 206, со следующими
параметрами
4
Анализ спроектированного устройства на ЭВМ
Скопировав значение выходного напряжения, на выходе осциллографа
из Work bench получим:
В данной курсовой работе был рассчитан вторичный источник питания
которые используются в РЭА, питающейся от сети переменного тока, для получения
напряжений постоянного и переменного тока, необходимых для питания различных узлов. Недостатком данного
типа блока питания является большая материалоёмкость, меньшей удельной
мощностью и более низким КПД, в отличии от импульсного источника питания – это обусловлено
наличием трансформатора питания работающего на частоте 50 Гц и стабилизатора
компенсационного типа непрерывного действия. В данный момент в РЭА чаще стали
использоваться другие виды источников питания.
В данной курсовой работе был рассчитан вторичный источник питания
с такими параметрами:
1 Екимов В.Д Выбор схемы
стабилизатора напряжения. – Радио и связь, 1978 г
2 Крылов В.М
Стабилизаторы напряжения на К142ЕН – Радио,1979 г
Выпрямитель
в большинстве случаев состоит из трансформатора
питания, изменяющего напряжение,комплекта
вентилей – выпрямляющих переменное напряжение и сглаживающего фильтра.
Сопротивление вентиля в прямом направлении в сотни раз меньше, чем в обратном.
В настоящее время в основном используются полупроводниковые вентили. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Курсовая работа по теме Кредитование предприятий в виде овердрафта
Методическое указание по теме Гидравлика, гидропневмопривод
Реферат: Походження і функції банків
Скорость денежного обращения
Договор Купли-Продажи Земельного Участка Курсовая Работа
Реферат: Развитие правого полушария мерили Зденек
Сочинение Образ Фамусова
Курсовая работа по теме Организация перевозки рыбных пресерв
Реферат: Саламандры
Реферат: Water Essay Research Paper Water
Лекция 35. Учет вложений во внеоборотные активы
Реферат: Ньютон и методология естествознания
Контрольная работа: Образы интеллигентов в романе А.С. Серафимовича "Город в степи"
Курсовая работа по теме Формы использования архивных документов
Реферат по теме Россия от февраля до октября 1917
Регламент По Проведению Контрольных Работ В Школах
Реферат: Спортивные сооружения столицы
Курсовая работа по теме Творчество К. Брюллова в зарубежной и отечественной художественной критике второй трети XIX века
Реферат: Государственная система стандартизации
Дипломная работа: Прогнозирование последствий аварии с аммиачными веществами на холодильной установке молочного завода
Реферат: Детский ясли-сад на 50 мест
Похожие работы на - Методы генетических исследований человека
Текст, как правило, содержит заголовок, разъяснение и заключение. Заголовок рекламного текста должен привлекать внимание к тексту, сообщать минимум информации, заинтересовать покупателя, помочь понять пользу рекламируемого товара (услуги). Разъяснение включает детали, которые играют роль доказательства и убеждения.