Завдання і-7.

Блок живлення складається з випрямляча та стабілізатора. Принципова схема такого блоку показана на рисунку І-1.7. Розрахунок блоку живлення починаємо з розрахунку випрямляча.

Рис. І-7.1 Електрична схема блока живлення (БЖ)

Вхідні данні:

напруга мережі – Um =220 (В), кількість фаз мережі – m = 2, час­тота мережі – f_M = 50(Гц), випрямлені напруга та струм U_o = U_кб.мах (В) та І_о ≥ 2I_к.max (А) транзистора в електронному присторої.

Для вибору типу діодів визначимо:

середнє значення прямого струму І_пр.сер = 0.5 Іо. (А);

імпульсний прямий струм І_пр.1 = Іо. (А);

амплітуда зворотної напруги U_зв = 1,2π · U₀. (В).

На основі проведених розрахунків вибираємо тип діода * , та беремо його дані: І_ПР.СЕР. (А), І_пр.1 (A) та U_3B (В).

Опір обмотки трансформатора, приведений до фази вторинної обмотки, визначаємо за наближеною формулою:

де k_г = 7 - коефіцієнт, що залежить від схеми випрямляча, S - кількість стержнів трансформатора, що несуть обмотки; Для трансформаторів стержньового типу S = 2. Для трансформаторів броньового типу S =3. В_m = 1,6 Тл - магнітна індукція в магнітопроводі трансформатора.

Індуктивність розсіювання обмоток трансформатора, приведену до фази вто­ринної обмотки, визначають за наближеною формулою:

де k_L = 4,3 · 10^-3 – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямляча.

Падіння напруги на активному ΔU_r та реактивному ΔU_x опорах трансформа­тора визначаються такими співвідношеннями:

ΔU_r = I_or_T ,

ΔU_х = 2I₀f_ML_s,

Падіння напруги на діодах випрямляча: U_пр.сх = U_np . Орієнтовне значення падіння напруги на дроселі ΔU_l в залежності від випря­мленої потужності вибирають в межах (0,14 ÷ 0,2)U₀, тоді

ΔU_L = (0,14 ÷ 0,2)U₀.

Випрямлена напруга при холостому ході визначається співвідношенням

U_ox = U_o + ΔU_r + ΔU_X + U_np.cx ⁺ ΔU₁.

Уточнюємо амплітуду зворотної напруги на діоді

U_зв =3.14-U_ox.

Таким чином розрахована напруга є меншою максимально припустимої зво­ротної напруги діода (100 В), тобто діод вибрано вірно.

Фазну е.р.с. вторинної обмотки трансформатора визначимо за формулою:

Е₂ =1,11 · U_0x.

Визначимо миттєве значення струму вторинної обмотки I₂, яке буде дорівню­вати миттєвому значенню струму через діод І_д.пр.:

І₂ = І_д.пр. = 0,71· І₀

Мінімально припустиме значення індуктивності дроселя фільтра:

Зовнішня характеристика випрямляча (Рис. І-7.2) являє собою пряму лінію та будується за двома точками:

l) U_o = U_ox; Іо = 0, 2) U_o; Io.

Потужність, що виділяється на діоді, визначається співвідношенням:

Коефіцієнт трансформації визначається співвідношенням

U_OX

U₀

Рис.І-7.2. Зовнішня характеристика випрямляча.

Миттєве значення струму первинної обмотки

І₁ =nІ_o.

Значення габаритної потужності двообмоточного трансформатора визнача­ють співвідношенням

Р_г = 1,34Р₀ = 1,34I₀U₀.

Значення коефіцієнта пульсації випрямленої напруги за першою гармонікою k_п.01 на вході стабілізатора дорівнює 67%.

Далі розрахуємо стабілізатор послідовного типу (рис. 1.7).

В якості елемента регулювання VT2 вибираємо транзистор типу * з такими параметрами:

• максимальний струм колектора І_к.max > І_н (А);

• максимальна напруга колектор - емітер U_{КЕ max} > U_н (В);

• максимальна розсіювана потужність на колекторі Р_{к max} > Р_Тмах (Вт);

• мінімальний коефіціент передачі струму в схемі з спільним емітером h_21Emin;

• зворотний струм колектора I_кб (мА).

Де І_н = 2І_к.мах , U_н = U_кб.мах мультивібратора або тригера.

Максимальні значення колекторного струму, напруги колектор-емітер (вмомент включення) та розсіюваної потужності для складового транзистора VT1дорівнюють:

Згідно розрахунку, в якості складового (VT1) вибираємо транзистор * з такими параметрами:

І_К1max ≥ І_К1 (А); U_КЕ1max ≥ U_Н (B); P_K1max (при t = t_от ⁰C) ≥ P_K1

h_21E2min ; І_КБ1 ;

Струм бази транзистора VT1 дорівнює:

Проведемо розрахунок кола зворотнього зв'язку.

а) Вибираємо стабілітрон типу * з такими параметрами:

-мінімальна напруга стабілізації U_{CT min} = 0,4U_Н

-максимальна напруга стабілізації U_{CT max} = 0,7U_Н

-мінімальний струм стабілізації І_{СТ min} ;

-максимальний струм стабілізації І_СTmax ;

б) В якості VT3 вибираемо транзистор * з параметрами:

U_{КЕ 3max} > U_н, I_К3мax > I_б1, h_21Emin ;

Приймаємо колекторний струм транзистора VT3 рівним І_КЗ ≈ I_Б1

Розрахуємо резистори R₁, R₂:

Визначимо струм бази транзистора VT3 та опори резисторів подільника на­пруги:

Приймаємо R_P згідно ГОСТу та перераховуємо R₃ і R₄.

Для підвищення стійкості компенсаційного стабілізатора напруги вибираємо С_зз в межах (0,05 ÷ 0,15) мкФ.

Визначимо значення ККД стабілізатора:

,

де Р_су ≈ (U_H +ΔU_H)(I_Б1 +I_K3)+U_H(I_KБ2+I_СТmin -І_КЗ +І_под).

• споживана потужність схе­ми управління.

Таким чином, розраховано номінали елементів блока живлення, які необхідно забезпечити для реалізації заданих технічних вимог.