3. Расчет выпрямителя

Принципиальная схема выпрямителя приведена в Приложении.

Трансформатор Т понижает напряжение сети до необходимого напряжения, диоды VD1-VD4, включенные по мостовой схеме, выпрямляют это напряжение, конденсатор фильтра С_Ф сглаживает его пульсации.

Нагрузкой выпрямителя является стабилизатор напряжения питания усилителя, отсюда известны исходные параметры для расчетов выпрямителя U_Н и I_{Н. МАКС}.

Исходные данные

U_Н = 20В,

I_{Н. МАКС} = i_Б1+i_К2= 1,96 + 5 = 6,96мА

Далее, зная ток нагрузки, определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

I_VD = 0.5*А* I_Н.ВЫХ

I_VD = 0.5*0,24* 6,96 = 8,35мА

где А ≈ 2,4.

Обратное напряжение диодов должно быть в 1,5 раза больше напряжения источника питания:

U_ОБР = 1,5 U_Н = 1,5·20 = 30В

По справочнику выбираем диод КД202В (U_ОБРmax = 100В), удовлетворяющий расчетным значениям.

Емкость фильтрующего конденсатора определяют по формуле:

С_Ф = 3200 I_Н / (U_Н К_Н ) = 3200·8,35·10^-3/20·0,01 = 133,6 мкФ,

где К_Н – коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения (обычно берется равным 0,01).

По ряду номиналов Е24 определяем ближайшее значение с учетом 20% потерь: С_Ф = 1000мкФ.

Далее производём расчет трансформатора блока питания.

Габаритная мощность трансформатора:

Р_Г = U_НI_Н / η = 20·8,35·10^-3/0,8 = 0,208Вт,

где η – коэффициент полезного действия трансформатора принимают равным 0,8.

Площадь сечения сердечника составит:

S = 1.2 * √ Р_Г = 1.2 * √ 0,208 = 0,548 см² _.

В данном случае имеет смысл использовать магнитопровод минимальной площади сечения сердечника УШ15х15 (S=2,25 см²).

Далее рассчитываем число витков на один вольт:

n = k / S = 40/2,25 = 72,9 витков,

где k берется равным 40.

Теперь необходимо определить число витков первичной обмотки:

W_I = U_I * n = 220·72,9 = 16038 витков,

где U_I – напряжение сети, равное 220 В,

а вторичной:

W_II =U_Н * n =20·72,9 = 1458.

Определяют ток первичной обмотки по формуле:

I_I = Р_Г / U_I = 0,208/220 = 0,945мА.

Выбираем провод ПЭВ-2, как наиболее часто применяемый для описанных условий. Тогда диаметр провода первичной обмотки:

d_I = p * √ I_I = 0,69* √ 0,945·10^-3 = 0,02 ,

где p = 0,69 для выбранного типа провода

Диаметр провода вторичной обмотки:

d_II = p * √ I_II = 0,69* √ 10,4·10^-3 = 0,07 ,

где

I_II = Р_Г / U_Н = 0,208/20 = 10,4мА.