- •1.5. Графическая часть.
- •1.6. Порядок выполнения и защиты проекта.
- •2. Методика расчета ивэ
- •2.1. Классификация и структурные схемы ивэ.
- •2.2 Схемы и расчет стабилизаторов напряжения.
- •5. Литература
- •2.3.Другие схемы стабилизаторов
- •1. Состав курсового проекта
- •1.1. Задание на курсовое проектирование.
- •1.2. Содержание пояснительной записки.
- •1.3. Титульный лист.
- •1.4. Оформление пояснительной записки.
- •Номинальные ряды резисторов и конденсаторов.
- •2.4.Расчет сглаживающих фильтров.
- •2.5.Расчет выпрямителя.
- •3. Выбор элементной базы.
Номинальные ряды резисторов и конденсаторов.
Номинальный ряд сопротивлений постоянных резисторов типа МЛТ мощностью 0,25 - 0,5 Вт с допустимым отклонением 10% (класс точности Е12): 1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 8,2. Для резисторов с допустимым отклонением 5% (Е24) дополнительно нормируются следующие номиналы: 1,1; 1,3; 1,6; 2,0; 2,4; 3,0; 3,6; 4,3; 5,1; 6,2; 7,5; 9,1. Эти коэффициенты умножаются на любое число, кратное 10, например: 10 кОм, 220 Ом, 47 кОм и т.д.
Переменные резисторы типа СП-I или СП3-12, предназначенные для выносных регуляторов напряжения, имеют допустимое отклонение 20% (Е6) и более узкий номинальный ряд: 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8. Подстроечные резисторы типа СП3-1а или СП3-1б, предназначенные для установки прямо на печатную плату, имеют класс точности Е12 (т.е.10%), и их номинальный ряд соответствует приведенному в п.1.
Пленочные конденсаторы емкостью до 0,01 мкФ типа К73-16, расчитанные на напряжения до 63 В, имеют класс точности Е12, т.е. их номинальный ряд соответствует аналогичному ряду резисторов, приведенному в п.1
Электролитические конденсаторы типа К50-6, рассчитанные на напряжение 25 - 50 В, имеют собственный номинальный ряд: 1; 2; 5; 10; 20; 30; 50; 100; 200; 500; 1000; 2000 мкФ. При монтаже этих конденсаторов следует учитывать их полярность.
16
Поскольку в этой схеме общим проводом является +UВЫХ., то в качестве усилителей применены транзисторы структуры pnp, а если общим должен быть минус, то необходимо все транзисторы заменить на npn.
Расчет стабилизатора по этой схеме ведется в следующем порядке:
По заданному выходному напряжению стабилизатора, которое он должен обеспечивать в нагрузке UВЫХ. = UН., определяется величина опорного напряжения, т.е. паспортное напряжение UСТ. стабилитрона VD1. Если выходное напряжение регулировать не требуется, тo регулятор R5 отсутствует, а UСТ. стабилитрона может составлять 50-70% от выходного напряжения UВЫХ. Если же выходное напряжение регулируется, то UСТ. должно быть близким к нижнему пределу регулировки, т.е. UСТ. = ( 95 - 97% )UВЫХ. МИН.
Определяем средний ток стабилитрона IСТ. СР., который должен быть на 5-10 мА больше паспортного IСТ. МИН. и рассчитываем сопротивление балластного резистора R3 по формуле:
R3 = (UВЫХ. - UСТ.) ⁄ IСТ. СР. (1).
По расчетному значению сопротивления выбираем резистор из номинального ряда сопротивлений (в дальнейшем эту замену расчетного сопротивления на номинал необходимо производить каждый раз, причем в последующие формулы нужно подставлять именно номинальное, а не расчетное сопротивление). Если стабилизатор с регулируемым выходом, то вместо UВЫХ. в формуле (1) нужно использовать минимальное выходное напряжение UВЫХ. МИН.
Рассчитываем делитель выходного напряжения, для чего произвольно выбираем значение тока через него в размере 0,5-2% от номинального тока в нагрузке. Обычно IД лежит в пределах 5-15 мА. Общее сопротивление делителя определяется формулой:
RД = R4 + R5 + R6 =UВЫХ. МАКС. ⁄ IД (2)
Здесь UВЫХ. МАКС. - это максимальное значение регулируемого выходного напряжения. Если регулировка не требуется, то оно заменяется номинальным, а сопротивление регулятора R5 исключается.
Вычисляем ток коллектора регулирующего транзистора VT3:
IК. VT3. = IН + IСТ. СР. + IД (3)
5
Приложение 3. Параметры ИМС
Таблица 4. Параметры операционных усилителей
Тип ОУ |
Усиление тыс. раз |
Напряжение питания |
Макс. выходной ток |
Макс. входное напряжение |
К140УД1А |
0,5 – 4,5 |
6,3 В |
2,5 мА |
1,2 В |
К140УД1Б |
1,35 – 12 |
12,6 В |
2,5 мА |
1,5 В |
К140УД6 |
30 |
5…18 B |
3,0 мA |
15 В |
K140УД7 |
30 |
5…16 B |
5,0 мA |
12 В |
K140УД8A |
50 |
6…16 B |
1,5 мA |
10 В |
Таблица 5. Параметры интегральных стабилизаторов
Тип ИС |
Выходная мощность |
Выходное напряжение |
Макс. выходной ток |
Макс. входное напряжение |
К142ЕН1 |
0,8 Вт |
3…12 В |
150 мА |
20 В |
К142ЕН2 |
0,8 Вт |
12…30 В |
150 мА |
40 В |
К142ЕН3 |
6 Вт |
3…30 B |
750 мA |
45 В |
K142ЕН5 |
10 Вт |
5 и 6 B |
1,5…2,0 A |
15 В |
K142ЕН8 |
8 Вт |
9,12 и 15 B |
1,5 A |
35 В |
Примечание: Мощные ИС должны устанавливаться на теплоотводы (радиаторы). Габаритные размеры и цоколевку транзисторов и интегральных схем можно найти в справочной литературе.
14
Затем вычисляем коэффициент усиления транзистора VT1:
h21Э VT1 =(UВХ. МАКС.-UВХ. МИН.) ⁄ d(bМИН.+ bМАКС.)UВЫХ. (9)
где d = UСТ ⁄ UВЫХ. МАКС - коэффициент деления выходного напряжения делителем R4 + R5 + R6.
Резисторы R1 и R2 рассчитывают по следующим формулам:
R1 = 2(h21Э VT2 h21Э VT2 ) ⁄ IН (10)
R2 = UВХ. МИН. ⁄ IК. МИН. VT2 (11)
Минимальный коллекторный ток транзистора VT2 определяют по справочнику (обычно IК. МИН. для транзисторов средней мощности 3-5 мА).
Элементы выходного делителя рассчитывается из следующих соображений: при минимальном выходном напряжении UВЫХ. МИН. движок регулятора находится в крайнем нижнем по схеме положении, а при максимальном напряжении - в верхнем. Кроме того, для нормальной работы транзистора VT1 необходимо обеспечить ему начальное смещение между базой и эмиттером UБЭ.VT1 = 0,5 -1 вольт. Поэтому напряжение на базе этого транзистора, которое должен обеспечить делитель в этом положении:
UБ. VT1 = UСТ + UБЭ. VT1 (12)
Отсюда:
R6 = RД (UБ. VT1 ⁄ UВЫХ. МАКС.)
R5 = RД (1 - UБ. VT1. ⁄ UВЫХ. МИН.)
R4 = RД - R5 - R6; (13)
Конденсаторы фильтров пульсаций выбираются из следующих соотношений:
С1 > 50 / (6,28 fП R4) мкФ
С2 = 2 С1, . (14)
где fП - частота пульсаций
Как и в случае резисторов, емкость выбирается из номинального ряда, а рабочее напряжение не меньше выходного.
7
Приложение 1. Образец титульного листа курсового проекта.
Санкт-Петербургский Колледж Информационных Технологий КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По теме: "Источник вторичного электропитания" Разработал учащийся 321 группы Иванов И.И. Преподаватель Сидоров П.П.. Оценка Санкт-Петербург 2004 г |
Чтобы еще больше повысить KСТ., вместо ОУ можно установить интегральный стабилизатор напряжения, имеющий встроенный источник опорного напряжения и усилитель сигнала ошибки с высоким коэффициентом усиления по напряжению KU. Подобная схема приведена на рисунке 2.3. В ней интегральный стабилизатор дополнен мощным регулирующим элементом на составном транзисторе VT1,VT2, который рассчитывается аналогично схеме 2.1. Аналогичен и расчет выходного делителя, при этом минимальный ток делителя принимается равным 1,5 мА, а сопротивление резистора R6 выбирается в пределах 1,2 -1,6 кОм. Напряжение на базе VT1 UБ.VT1 можно принять для К142ЕН1 равным 1 вольту, а для К142ЕН2 - 2 вольтам.
Рисунок 2.3. Интегральный стабилизатор с усилителем мощности.
Расчет базовых сопротивлений для транзисторов ведется по формуле (11) для R2 в схеме 2.1, но с учетом того, что в схеме 2.3. базовое сопротивление составлено из двух резисторов R2 и R3, образующих делитель схемы защиты в соотношении 1:10. Резистор R7 обеспечивает защиту от коротких замыканий в цепи нагрузки и рассчитывается по формуле:
R7 = 0,5В ⁄ IК.3. (16)
где IК.З. - пороговый ток защиты, составляющий 110-120% номинального тока нагрузки.
Конденсатор С1 - неполярный и, обычно, имеет емкость 0,1 мкФ, а конденсатор С2 рассчитывают по формуле (14).
9