2.3 Выбор фильтра

Фильтр предназначен для сглаживания переменной составляющей выпрямленного напряжения. В общем случае пульсации напряжения имеют сложную форму и содержат все гармонические составляющие, кратные частоте питающей сети. Обычно расчет фильтра производят по низшей гармонике пульсации, которая равняется частоте , либо частоте сети .В источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры наибольшее распространение получили простейшие фильтры:

емкостные; резистивно-емкостные; индуктивные; однозвездные индуктивно-емкостные Г – образные; индуктивно-емкостные П – образные; двухзвездные индуктивно емкостные.

С помощью пассивных сглаживающих фильтров несложно получить коэффициент пульсаций 0,5-1%. Дальнейшее уменьшение пульсаций приводит к значительному возрастанию габаритов и ухудшению динамических характеристик фильтра. Активно емкостные фильтры применяются обычно в выпрямителях на токи не более 10 мА. Емкостные фильтры применяются в выпрямителях на токи до 1 А. На большие токи емкостные фильтры применяются в тех случаях, когда хотят иметь лучшую частотную характеристику выпрямителя при его работе на импульсную нагрузку. Индуктивные фильтры применяются в сильноточных низковольтных выпрямителях (больше 50-100 А), работающих при неизменных токах нагрузки. Это, в основном, цепи накалов ламп, катушки магнитных систем и др. Индуктивно – емкостные фильтры применяются в выпрямителях на токи от единиц до сотен ампер.

В соответствии со сведениями, приведенными выше, выбираем емкостный фильтр.

Определяем параметры емкости фильтра по следующей формуле:

Коэффициент пульсации можно определить по следующей формуле:

Тогда, C_ф=3125 мкФ.

Максимальное напряжение холостого хода выпрямителя определяется по формуле:

В

Выбираем конденсатор типа К50-32а-16В 3300 мкФ,

Определим частоту основной гармоники f_{осн.гар}=2f_c=2000 Гц.

При выборе типа конденсатора фильтра необходимо учитывать максимальное значение напряжения на нем, которое рассчитывается по формуле:

8,06 В.

Усредненная величина внутреннего сопротивления выпрямления определяется при по формуле:

=0,88 Ом.

2.4 Расчет параметров регулирующего элемента

Максимальная рассеваемая мощность транзистора для этой схемы будет равна:

P_max=1,3•(U_0min-U_н)•I_н

P_max=11.3 Вт

По справочнику [6] выбираем транзистор, который должен удовлетворять условиям: "Максимальная мощность на коллекторе транзистора должна быть больше P_max и максимальное напряжение коллектор - эмитер транзистора должно быть выше напряжения на выходе трансформатора (максимальные эксплуатационные данные в справочнике)".

Исходя из полученных значений выбираем в качестве транзистора VT1 транзистор ГТ703А:

Основные параметры транзистора:

• Материал - германий

• максимальный ток коллектора 3.5 А

• максимальное напряжение коллектор- эмиттер 20 В

• максимально рассеиваемая мощность на коллекторе с теплоотводом 15 Вт

• статический коэффициент усиления: 30- 70

Далее рассчитываем I_бmax (максимальный ток базы):

I_б.max=I_н ⁄ B_ст.min где В_ст.min -минимальное значение статического коэффициента тока базы

Чтобы применить стабилитрон с малым максимальным током стабилизации нужен транзистор с большим статическим коэффициентом усиления, а этим не могут похвастаться транзисторы большой мощности. Для увеличения коэффициента усиления применяют схему составного транзистора. В схему добавляется любой маломощный транзистор VT2 и резистор R2, сопротивлением примерно 1 кОм. Общий коэффициент усиления составного транзистора определяется как произведение первого коэффициента на второй. Причём вся мощность приходится только на VT1, а VT2 служит только для "раскачки" первого, вот поэтому и можно пренебрежительно отнестись к его выбору.

В качестве второго транзистора выбираем ГТ116А

Основные параметры транзистора:

• Материал - кремний

• максимальный ток коллектора 50 мА

• максимальное напряжение коллектор- эмиттер 15 В

• максимально рассеиваемая мощность на коллекторе с теплоотводом 150 мВт

• статический коэффициент усиления: 15-65

Расчитаем общий статический коэффициент усиления:

B_стmin= B_стmin1* B_стmin2=450

I_б.max=2,67 мA

Выбираем стабилитрон: "Его напряжение стабилизации должно быть равно напряжению нагрузки, а максимальный ток стабилизации выше I_б.max". выбираем стабилитрон 2С162Б1. Максимальный ток стабилизации этого стабилитрона 3,4 мA.

Дальше рассчитываем сопротивление резистора R1 и его мощность.

R1=(U_в-U_н) ⁄ (I_ст.min+I_б.max)=1,27*10³ Ом

P_r=(U_в-U_н)•(U_в-U_н) ⁄ R1

где: I_ст.min - минимальный ток стабилизации стабилитрона.

P_r - мощность резистора.

Выбираем резистор с ближайшим стандартным номиналом 1,3 кОм.

Резистор С2-33Н 0,5Вт 1,3 кОм 5%

P_r=0,04 Вт 

В качестве резистора R3, выбираем резистор С2-33Н 0,5Вт 1 Ом 5% А Д.