Разработка маломощного стабилизированного источника питания - Курсовая работа

В каждом электронном устройстве имеется источник электропитания, от нормального функционирования которого зависит работоспособность всего устройства. Эти источники разнообразны, и выбор того или иного из них определяется потребляемой мощностью, видом питаемого электронного устройства, а также условиями его эксплуатации. Основным источником электрической энергии для промышленных предприятий являются энергосистемы или местные электрические станции, вырабатывающие переменный ток с частотой 50 Гц.Существует несколько наиболее используемых вариантов схем маломощных блоков питания (рис. Рисунок 1.2 - Структурная схема блока питания с импульсным стабилизатором напряжения Рисунок 1.4 - Структурная схема блока питания с защитой по току и импульсным стабилизатором напряжения В сравнении с другими схемами реализуется наиболее просто. 1.3) также, как и схема с импульсным стабилизатором, может обеспечивать достаточно широкий диапазон регулирования.В результате проведенного аналитического обзора следует остановить внимание на схеме источника питания с компенсационным стабилизатором напряжения. Рассмотрим основные блоки структурной схемы. Выпрямитель преобразует переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора U2 в выпрямленное пульсирующее напряжение Ud.По сравнению с нулевой схемой выпрямления она имеет следующие недостатки: - напряжение на вентилях в два раза больше; Из вышесказанного следует, что трансформатор будет иметь две обмотки: первичную и вторичную, причем вторичная обмотка не содержит средний вывод. L-фильтр обычно используется при небольших напряжениях и значительных токах нагрузки, чаще всего в схемах источников питания большой мощности (свыше 1000 Вт). Сглаживающий LC-фильтр применяется в схемах средней и большой мощностей. Недостатки, присущие L-фильтру, в LC-фильтре отсутствуют.Выбор трансформатора производится по расчетным максимальным действующим значениям тока и напряжения вторичной обмотки трансформатора f2 и U2, с учетом полной мощности трансформатора S. Максимальное и минимальное напряжения на нагрузке с учетом коэффициента регулирования найдем из выражений: где Uнmax - максимальное напряжение на нагрузке, В; Далее необходимо определить минимальное напряжение на выходе выпрямителя, исходя из условия работоспособности схемы при максимальном напряжении на нагрузке. Минимальное значение действующего напряжения вторичной обмотки трансформатора определяется по формуле: где U2min - минимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В; Максимальный ток нагрузки: Коэффициент передачи тока стабилизатора: Коэффициент использования для мостовой схемы: Максимальный ток на выходе выпрямителя: Действующее значение тока вторичной обмотки: Напряжение первичной обмотки трансформатора принимаем равным номинальному напряжению сетиРасчет выпрямителя сводится к определению параметров для выбора вентилей: максимального значения среднего тока вентилей 1а и максимально возможного обратного напряжения вентилей Uo6p. Определяем среднее значение анодного тока вентилей выпрямителя где К1 - коэффициент использования вентилей по току, для соответствующей схемы выпрямления. Максимальное значение обратного напряжения, прикладываемого к вентилям, можно определить по формуле: где Кв - коэффициент, связывающий действующее значение выпрямленного напряжения и амплитудное значение напряжения на диодах;Коэффициент пульсации на входе фильтра определяется схемой выпрямления и рассчитывается по формуле: Количество пульсаций за период: Номер гармонической составляющей: Предварительно можно принять равным: где Udmin - минимальное значение выпрямленного напряжения. Коэффициент пульсаций на выходе фильтра: Коэффициент сглаживания: Расчет параметров для выбора элементов емкостного фильтра: Максимальное напряжение на конденсаторе Ucmax определяется следующим образом: Выбранный из справочника конденсатор должен удовлетворять условиям с>СФ и uc>uctax. Должны выполняться условия: Т.к. у большинства стабилитронов величина максимального рабочего тока составляет Ісмах" 50 МА, то требуемый коэффициент передачи по току Робщ должен быть: Ток базы транзистора VT1 определим по формуле: Ток базы транзистора VT2 определим по формуле: Сопротивление резистора R1, ограничивающего ток базы VT2 в случае минимального входного и максимального выходного напряжения, можно найти из формулы: где так как транзистор кремниевый. Мощность, рассеиваемая резистором R1, определяется по формуле: Приводим мощность к стандартному ряду Е24 Общее сопротивление делителя: Максимальный ток делителя определяется из выражения: Сопротивление резистора R5 при условии протекания максимального тока делителя определяется как: Полученное значение сопротивления резистора R5 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее меньшее значение: Сопротивление резистора R4 определим из выражения: Полученное значение R4 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее большее значение: Далее пересчитываем максимальный ток делителя с учетом значений сопротивлений ре

Содержание

Введение

Реферат

1. Аналитический обзор

2. Разработка структурной и принципиальной схем

2.1 Разработка структурной схемы

2.2 Разработка принципиальной схемы

3. Расчет и выбор элементов принципиальной схемы

3.1 Расчет параметров и выбор трансформатора

3.2 Расчет выпрямителя

3.3 Расчет сглаживающего фильтра

3.4 Расчет стабилизатора напряжения

3.5 Расчет внешней характеристики

3.6 Расчет коэффициента полезного действия

3.7 Расчет охладителя

Заключение

Литература

В каждом электронном устройстве имеется источник электропитания, от нормального функционирования которого зависит работоспособность всего устройства. Эти источники разнообразны, и выбор того или иного из них определяется потребляемой мощностью, видом питаемого электронного устройства, а также условиями его эксплуатации. В одних случаях источники питания конструктивно объединены с питаемым устройством, в других - отделены от него и представляют собой самостоятельную конструкцию.

Основным источником электрической энергии для промышленных предприятий являются энергосистемы или местные электрические станции, вырабатывающие переменный ток с частотой 50 Гц. Однако для непосредственного питания электронной аппаратуры промышленного и бытового назначения требуется, в основном, постоянный ток.

Все современные электропитающие устройства подразделяются на первичные и вторичные источники электрической энергии. К первичным относятся все непосредственные преобразователи различных видов энергии в электрическую: гальванические и топливные элементы, солнечные батареи, атомные элементы и батареи, электромашинные и термоэлектрические генераторы, термоэлектронные источники тока и магнитогидродинамические (МГД) генераторы. Вторичными считаются все виды преобразователей тока, в том числе, выпрямители со сглаживающими фильтрами, стабилизаторы напряжения и тока, преобразователи постоянного тока, различные электронные генераторы тока высокой и повышенной частот. Сюда же относятся также аккумуляторы, поскольку их можно использовать как источники питания лишь после предварительной зарядки.