
- •Электроника
- •Брянск 2006
- •Принятые сокращения
- •Предисловие
- •1. Минимум содержания образовательной программы
- •2. Тематический план лекционного курса
- •3.Темы лабораторных работ
- •4. Тематика контрольной работы
- •Список рекомендуемой литературы
- •5. Методические указания к изучению курса и выполнению контрольной и лабораторных работ
- •6. Указания и задания на выполнение контрольной работы
- •6.1. Задача № 1
- •Исходные данные к задаче № 1
- •6.1.1. Методические указания по расчету вип
- •6.2. Задача № 2
- •6.2.1. Методические указания по расчету электронного усилителя
- •7. Примеры расчета Пример № 1. Расчет вип
- •Пример № 2. Расчет электронного усилителя
- •Приложения
- •Основные буквенные обозначения элементов электрических схем
- •5. Обозначение полупроводниковых приборов (гост 2.730-73)
- •6. Обозначение катушек, дросселей и трансформаторов (гост 2.723-68)
- •Исн серий к142, кр142
- •Полупроводниковые выпрямительные диоды и стабилитроны
- •1. Выпрямительные диоды
- •2. Стабилитроны общего назначения
- •Транзисторы
- •1. Биполярные транзисторы с n-p-n переходом
- •2. Биполярные транзисторы с p-n-p переходом
- •Номинальные сопротивления и емкости по рядам (гост 2825-67)
- •Операционные усилители
- •Символы в схемах алгоритмов (гост 19.003-80)
- •Оглавление
7. Примеры расчета Пример № 1. Расчет вип
В качестве примера рассмотрим порядок расчета ВИП при следующих исходных данных: UC = 600 В, fC = 500 Гц, UC = 5 %, U = 6 В, U = 0,2 %, KП 1%, Imax = 1,2 A, Imin = 1,15 A.
РАСЧЕТ
1. Выбор структуры ВИП
Чтобы согласовать уровни сетевого и выходного напряжений ВИП, а также гальванически развязать нагрузку от сети, применим согласующий трансформатор, коэффициент трансформации которого рассчитаем далее.
Для получения постоянного напряжения из переменного используем мостовую схему выпрямителя на полупроводниковых диодах.
Чтобы снизить уровень пульсаций на выходе выпрямителя, используем емкостный фильтр.
Для поддержания выходного напряжения в заданных пределах применим стабилизатор напряжения.
Расчет ВИП будем вести с «конца», начиная со СН.
Рассчитаем требуемый коэффициент стабилизации выходного напряжения источника
КСТ = UС /U = 5/0,25 = 20 > 15,
следовательно, выбираем ИСН, выходное напряжение и максимальный ток нагрузки которого удовлетворяют исходным данным задания. Подходящим является ИСН типа КР142ЕН5Б со следующими параметрами:
- входное напряжение Uвх = 8,5…15 В;
- номинальное выходное напряжение Uвых = 6 В;
- максимальный выходной ток Iвых = 3 А;
- потребляемый ток Iпот = 10 мА;
- коэффициент нестабильности по напряжению КнU = 0,05 %/В;
- коэффициент нестабильности по току КнI = 2 %/A;
- коэффициент сглаживания пульсаций Kсг = 60 дБ.
Проверим возможность использования выбранного ИСН по критерию нестабильности выходного напряжения U. Для этого рассчитаем:
а) нестабильность UU, обусловленную изменением входного напряжения, принимая номинальное входное напряжение 12 В (приблизительно середина 8,5…15 В):
UU = KнUUвх = KнU0,01UC Uвх = 0,050,01512 = 0,03 %.
б) нестабильность UI, обусловленную изменением тока нагрузки:
UI = KнII = KнI (Imax – Imin) = 2(1,2 – 1,15) = 0,1 %.
в) нестабильность UT, обусловленную изменением температуры:
UU = T = 0,
так как согласно заданию T = 0.
Тогда U = UU + UI + UT = 0,015 + 0,1 = 0,13 % < 0,2 % по заданию, следовательно, выбранный ИСН удовлетворяет критерию нестабильности выходного напряжения.
Схема подключения ИСН является типовой. На рис. 1 приведена принципиальная электрическая схема ВИП.
2.
Выбор элементов выпрямителя и сглаживающего
фильтра
Рассчитаем емкость конденсатора фильтра C1. Для этого сначала найдем допустимый уровень пульсаций на входе ИСН
= 1060/20 = 1000,
KПвх = KПKСГ = 11000 = 1000 %.
Допустимый уровень пульсаций превышает 10 %, поэтому емкость фильтра определяется допустимым KП1 = 10 %.
Определим минимальное мгновенное напряжение на входе ИСН
= (12–0,6/2)(1–0,1) = 10,53 В,
что является допустимой величиной, так как для ИСН КР142ЕН5Б область допустимых значений Uвх = 8,5…15 В.
Емкость конденсатора рассчитаем по формуле
,
принимаем С1 = 680 мкФ из стандартного ряда Е6.
Конденсатор С2 в схеме ВИП выполняет вспомогательную функцию, его емкость выбрана согласно рекомендациям по применению ИСН данного типа.
Рассчитаем требуемое напряжение вторичной обмотки трансформатора U2, предварительно выбирая из справочника подходящие диоды Д229Ж:
.
Проверяем правильность выбора диодов выпрямителя.
Паспортные данные диода Д226Ж:
- максимальное значение среднего тока Iпр.ср = 0,7 А;
- максимальное обратное напряжение Uобр.max = 100 B;
- среднее падение напряжения в прямом включении Uпр.ср = 1 В;
- максимальная частота тока fmax = 1 кГц.
Обратное напряжение для диодов
.
Максимальный средний ток через диод
Iср = (Imax + IП) / 2 = (1,2+0,01) / 2 = 0,605 А Iпр.ср.
Максимальная частота тока через диод
fm = fП = 2fC = 2500 = 1000 Гц fmax.
Все условия соблюдаются, следовательно, выбранный тип диода подходит.