Задание

на курсовой проект, по курсу «Электроника»

студента гр.1208

1. Тема работы: “Проектирование вторичного источника электропитания”

2. Дата выдачи:

3. Исходные данные: , , , , , , , , ,

4. Содержание рaсчетно- пояснительной записки.

5. Срок сдачи:

Руководитель:

Задание принял к исполнению

Содержание:

Введение 2

1. Расчет параметров источника вторичного электропитания 5

1.1. Расчет регулирующего элемента 5

1.2. Расчет теплового режима регулирующего транзистора 2Т881Д 7

1.3. Расчет источника эталонного напряжения 9

1.4. Расчет усилителя сигнала рассогласования 9

1.5. Расчет выпрямителя 11

1.6. Расчет трансформатора 14

2. Основание выбора конструкторской печатной платы 16

Заключение 18

Список используемой литературы: 19

Приложение 20

Введение

Основным источником питания электронных устройств в настоящее время являются выпрямительные устройства, преобразующие переменный ток в ток одного направления, называемый выпрямленным. Постоянное напряжение или ток, получаемые от выпрямителей, по различным причинам могут изменяться, что может нарушить нормальную работу различных устройств, питание которых осуществляется от выпрямительных устройств. Основным причинами нестабильности является изменение напряжения сети и изменение тока нагрузки. Для обеспечения постоянного напряжения на сопротивлении нагрузки применяют стабилизаторы напряжения.

Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающие автоматически и с требуемой точностью напряжение на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в обусловленных пределах.

Не смотря на применение сглаживающих фильтров, напряжение на сопротивлении (сглаживающих фильтров) нагрузки выпрямителя может изменяться. Это объясняется тем, что сглаживание пульсаций фильтром уменьшается только переменная составляющая выпрямленного напряжения, а величина постоянной составляющей может изменяться и при колебаниях напряжения сети, и при изменении тока нагрузки.

Существует два принципиально разных метода стабилизации напряжения: параметрический и компенсационный.

Сущность компенсационного метода стабилизации сводится к автоматическому регулированию выходного напряжения.

В компенсационных стабилизаторах производится сравнение фактической величины входного напряжения с его заданной величиной и в зависимости от величины и знака рассогласования между ними автоматически осуществляется корректирующее воздействие на элементы стабилизатора, направленное на уменьшение этого рассогласования.

Элементы ИВЭП выбираются исходя из параметров питающей цепи и требований к выходному напряжению.

Так как в качестве питающей используется сеть переменного тока, то для преобразование его в напряжение меньшего номинала необходимо использовать трансформатор. Для получения на выходе постоянного напряжения нужно использовать выпрямитель, а для сглаживания пульсаций - фильтр.

Напряжение источников входной электроэнергии, от которых питаются ИВЭП, в силу разных причин имеет пределы изменения номинала . Кроме того в процессе работы изменяется ток, потребляемый аппаратурой. Поэтому состав ИВЭП необходимо включить стабилизатор.

Параметрический стабилизатор относится к классу непрерывных, и не обеспечивает необходимой стабильности напряжения.

Непрерывный, последовательный стабилизатор выполняется по структурной схеме, приведенной на рисунке 1. Регулирующий элемент (РЭ)-транзистор, включен в последовательно с нагрузкой (Rн). При изменении входного выпрямленного напряжения (Uо) или тока нагрузки в измерительном элементе (ИЭ) выделяется сигнал рассогласования, который усиливается усилителем (У) и подается на вход регулирующего элемента (РЭ), изменяя его сопротивление так, что выходное напряжение (Uн) сохраняется постоянным с определенной точностью.

Рисунок 1- Структурная схема непрерывного

последовательного стабилизатора.

Непрерывный параллельный стабилизатор выполняется по структурной схеме, приведенной на рисунке 2. Регулирующий элемент (РЭ) включен параллельно нагрузке. Выходное напряжение поддерживается постоянным за счет изменения тока, протекающего через РЭ. При увеличении входного напряжения ИЭ выделяет сигнал рассогласования, У его увеличивает и подает на РЭ. Ток через РЭ увеличивается и увеличивается падение напряжения на Rб на такую величину, что Uн остается стабильным.

Рисунок 2- Структурная схема непрерывного

параллельного стабилизатора.

1. Расчет параметров источника вторичного электропитания

1.1. Расчет регулирующего элемента

Рассчитаем по формуле:

,

где =0,05, так как предполагается, что вспомогательные цепи управления увеличивают ток коллектора на 5%, ток коллектора оконечного транзистора равен:

;

По току коллектора и температурному диапазону выберем транзистор VT 2Т881Д (I_K=1A; U_кэ=80В, h₂₁>160, Т=-60…+125°С).

,

,

поэтому количество транзисторов принимаем равным одному. Т. к. применяются транзисторы одного типа проводимости, то напряжение на РЭ считаем по формуле:

,

где -коэффициент, выбираемый из интервала [0;4]. Причем, чем меньше , тем выше КПД стабилизатора => примем равным 1.

,

,

_.

Минимально необходимое напряжение источника питания:

;

;

С учетом допуска на изменение входного напряжения, номинальное и максимальное напряжение питания составят:

;

.

1.2. Расчет теплового режима регулирующего транзистора 2т881д

Надежность полупроводниковых приборов во многом определяется их тепловым режимом. При этом определяющим параметром является максимально допустимая температура p-n-перехода. Мощность, рассеиваемая прибором, зависит от площади его поверхности. Площадь можно искусственно увеличить, применяя радиаторы.

В ИВЭ применяют радиаторы следующих типов: пластинчатые, ребристые, штыревые.

Чтобы определить размеры и тип радиатора сначала нужно выбрать способ его крепления. Наиболее оптимальным является крепление радиатора к транзистору с помощью пасты КПТ-8, так как она имеет наименьшее тепловое сопротивление.

Исходные данные:

Задаемся высотой радиатора D=L=0.02 м.

Определяем коэффициент неравномерности температуры g=1 для пластиночного радиатора.

Определяем среднюю допустимую температуру поверхности радиатора и его перегрев:

Т_{р доп}=g(Т_п – Р(R_пк+ R_кр))=137 ;

Коэффициент теплообмена при естественной конвекции для средней арифметической температуры Т_m:

Т_m=0.5(T_р+T_с)=129 A₂(T_m)=1.25;

;

Коэффициент теплообмена излучением:

, где f(130 , 60 )=11,42; ε_прс=0,9, φ_рс=1.

Суммарный коэффициент теплообмена:

= _крс + _лрс=11,7 ;

Площадь теплоотдающей поверхности радиатора:

;

Задаемся толщиной основания h=0.003м и вычисляем ширину радиатора:

;

.

Рис.3. Пластиночный радиатор.

1.3. Расчет источника эталонного напряжения

Сначала рассчитаем требуемый ТКН стабилитрона ( ) при условии, что температурные изменения определяются стабилитроном.

,

где Св=4-допустимая степень воздействия на изменение напряжения.

;

По полученному ТКН подберем стабилитрон со следующими параметрами VD5 (2С108Ж): ; ; В 5%; .

Посчитаем сопротивление балластного резистора:

По значениям и определим коэффициент передачи цепи ООС по напряжению:

1.4. Расчет усилителя сигнала рассогласования

Выбираем усилитель типа 140УД17А с параметрами:

Определяем сопротивления резисторов в целях смещения ОУ и ООС:

;

;

,

.

Затем выберем из справочника номиналы резисторов , , .

. Через , течет ток и будет выделяться мощность . Выберем резистор с номинальной мощностью 0,062Вт резистор С2-23-0,062-750Ом. . Через него течет ток , и выделяется мощность: выберем резистор С2-23-0,062-13 кОм.

. На нем выделяется мощность:

следует выбрать резистор С2-23-0,062-11кОм .