Материал: Расчет источника вторичного электропитания

Максимально возможное первичное напряжение на входе стабилизатора:

Полученные значения минимальной  и максимальной  величин входного напряжения не позволяют построить стабилизатор с выходным напряжением 25 В. Поэтому корректируем исходные данные для расчета, которые впоследствии будут учтены при проектировании выпрямителя: . В этом случае:

В данном случае имеем: =20,77В>UВыхИС+∆UИСmin=16+2,5=18,5 В, что вполне приемлимо. Здесь минимальное падение напряжения на интегральном стабилизаторе принимается равным: ∆UИСmin=2,5В

По полученным значениям минимального и максимального входного напряжения интегрального стабилизатора выбираем микросхему по справочнику [8].

Выбираем микросхему К142ЕН8А с фиксированным выходным наприяжением Uвых=35В , максимальным выходным током Iвых.мах=1,5А и максимальной мощностью Рмах=50Вт.

Определение максимального значения тока коллектора регулирующего транзистора. Ток регулирующего транзистора на начальном этапе расчета можно считать практически равным току нагрузки:

где: - максимальный ток нагрузки, А; -ток, потребляемый схемой управления, равный 2-3 мА для интегральных стабилизаторов.

Рассчитаем максимального напряжения на транзисторе.

Максимальное установившееся напряжение на транзисторе VT2 равно:

где  - минимальное падение напряжения на интегральном стабилизаторе, В.

Рассчитаем максимальную мощность регулирующего транзистора.

Максимальная мощность Рис, выделяющаяся на регулирующем транзисторе равна:

На основании полученных максимальных значений мощности , напряжения , тока  выбираем составной транзистор 2Т842Б. Параметры транзистора: PKmax=50 Вт, UКЭmax= 150 В, IKmax=1,8 А. Рассчитанное значение мощности предполагает применение радиатора соответствующей площади.

Производим расчет остальных элементов схемы стабилизатора.

Находим минимальную величину напряжения на стабилитроне VD1:

По полученному значению напряжения выбираем из таблицы [4] стабилитрон КС407В с напряжением стабилизации 4,7 В, допустимым диапазоном тока 1-68 мА и максимальной мощностью рассеяния 0,5 Вт. Таким образом падение напряжения на стабилизаторе ограничивается на уровне: ∆UCm=

Задаемся минимальным значением тока стабилитрона . При этом входной ток регулирующего транзистора может достигать значения:

Рассчитываем величину сопротивления R1:

Мощность резистора R1 составляет величину:

По результатам расчетов выбираем необходимый резистор R1 [6].

Выбираем металлооксидный резистор С2-23 сопротивлением 3,3 кОм мощностью 1 Вт.

При увеличении входного напряжения стабилизатора и уменьшении тока нагрузки ток базы регулирующего транзистора уменьшается, а ток через стабилитрон возрастает до значения:

Именно такая величина является минимально допустимой для тока нагрузки. В противном случае выходной ток интегрального стабилизатора DA1 меняет свое направление (становится втекающим), что недопустимо.

Максимальная мощность, выделяющаяся на стабилитроне, Вт:

=4,7*12,52=0,059Вт

Для предотвращения изменения направления выходного тока интегрального стабилизатора необходимо, чтобы выходной ток стабилизатора( или ток нагрузки) был . На основании Приведенных доводов задаемся током выходного( следящего ) делителя, равным .

Общее сопротивление делителя составляет величину, Ом:

Соответственно величина сопротивления  равна

,

Мощность резистора R4 равна, Вт:

Величина сопротивления резистора защиты равна R3 равна:

Мощность на этом резисторе, Вт:

Для повышения коэффициента сглаживания пульсаций параллельно резистору R5 устанавливаем конденсатор С1. Расчет конденсатора проводится из условия <<R5 на основной нижней частоте пульсаций, как правило равной 100 Гц. Если задать =0,1R5, то

По полученному результату выбираем конденсатор соответствующей емкости и на определенное напряжение [7].

Напряжение на конденсаторе равно 16 В. Выбираем алюминевый электролитический конденсатор К50-35 имеющий номинальную емкость 33 мкФ и максимальное напряжение 50 В. С целью подавления высоких частот параллельно электролитическому конденсатору устанавливается керамический конденсатор К10-47Атемпературной группы М110, емкостью 0,1 мкФ, с максимальным рабочим напряжением 100 В.

Для предотвращения обратного тока через управляющий электрод интегрального стабилизатора в результате разряда С1 при резком снятии входного напряжения или замыкании выхода стабилизатора устанавливается диод марки КД106А, имеющий максимальное обратное напряжение 100 В, импульсный ток до 3А и максимальную частоту выпрямляемого напряжения до 30 кГц.

Заключение

В данной курсовой работе мы произвели расчет источника вторичного электропитания по исходным данным.

Основной задачей расчета трансформатора является определение оптимальных массогабаритных и энергетических характеристик при выполнении заданных требований к его параметрам. Критериями расчета являются: температура нагрева обмоток, падение напряжения на обмотках, коэффициент полезного действия трансформатора и ток холостого хода.

Режимы работы выпрямителей в значительной мере зависят от характера нагрузки, включенной на выходе выпрямителя и схемы сглаживающего фильтра. В источниках питания электронной аппаратуры наиболее широко распространены выпрямители с емкостной (активно-емкостной) нагрузкой и, следовательно, емкостной реакцией. В таких выпрямителях (наиболее дешевых и компактных) для сглаживания пульсаций параллельно нагрузке установлен конденсатор. Трансформаторы таких выпрямителей имеют несколько большую габаритную мощность по сравнению с выпрямителями с индуктивными фильтрами. К недостаткам выпрямителей с емкостным фильтром относится большая амплитуда тока через диод.

Выпрямители с индуктивной нагрузкой содержат фильтр, включающий достаточно большую по величине индуктивность. Такие выпрямители имеют меньшее внутреннее сопротивление по сравнению с выпрямителями с емкостным фильтром, что уменьшает зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки. Применение индуктивного фильтра позволяет ограничить импульсы тока через диод, но приводит к перенапряжениям, возникающим на выходной емкости и на дросселе фильтра при включении, выключении выпрямителя и при скачкообразных изменениях тока нагрузки, что представляет опасность для элементов самого выпрямителя (диодов) и его нагрузки.

Для питания электронных схем аппаратуры самого различного назначения необходима электрическая энергия, удовлетворяющая определенным требованиям, среди которых важнейшими являются стабильность напряжения питания (или тока), весьма малый уровень пульсаций и др. Обеспечение таких требований осуществляется с помощью стабилизаторов - устройств автоматически поддерживающих напряжение или ток на стороне нагрузки с заданной степенью точности.

Компенсационные стабилизаторы представляют собой систему автоматического регулирования, содержащую регулирующий элемент и цепь отрицательной обратной связи. Как правило, регулирующим элементом компенсационных стабилизаторов напряжения является биполярный либо полевой транзистор (или группа транзисторов). Если этот транзистор работает в непрерывном активном режиме, то стабилизатор называют линейным (с непрерывным регулированием), а если регулирующий транзистор работает в ключевом режиме - импульсным. Вместе с этим в комбинированных стабилизаторах, которые называются непрерывно-импульсными, используют оба принципа регулирования энергии.

В настоящее время стабилизаторы с непрерывным регулированием напряжения или линейные строятся на основе интегральных стабилизаторов. Применимость интегральных стабилизаторов не ограничивается предельными значениями выходных токов и напряжений. В случаях необходимости обеспечения больших токов нагрузки интегральные стабилизаторы дополняются навесными транзисторами. При этом качественные параметры схем с интегральными стабилизаторами определяются, как правило, характеристиками интегральных стабилизаторов.

Список используемой литературы

1. Гейтенко Е. Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008 г. - 448 с.

. Китаев В.Е. Расчет источников электропитания устройств связи. - М.: Радио и связь, 1993. - 232 с.

. Сидоров И.Н. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники: справочник / И.Н. Сидоров, А.А. Христинин, С.В. Скорняков. - М.: Радио и связь, 1989. - 384 с.

. Диоды: справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В.Кондратьев. - М.: Радио и связь, 1990. - 336 с.

. Транзисторы: справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В.Кондратьев. - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.

. Резисторы: справочник / В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич. - М.: Радио и связь, 1991 - 528 с.

. Справочник по электрическим конденсаторам / М.Н. Дьяконов, В.И. Карабанов, В.И. Присняков. - М.: Радио и связь, 1983. - 576 с.

. Нефедов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т.1. - М.: ИП РадиоСофт, 2000. - 512 с.