2 Расчетно-конструктивная часть

2.1 Расчетный раздел

2.1.1 Расчет блока питания.

Рисунок 5 – Схема блока питания

Исходные данные:

- напряжение сети U₁ = 220 В;

- частота сети f = 50 Гц;

- максимальный ток нагрузки I_н = 0,06146 А;

По справочным данным выбираем стандартный красный светодиод АЛ307ВМ, который имеет следующие параметры: I= 10 мА, U = 2 В.

Вначале найдем падение напряжения на резисторе по формуле:

U_R=E_пит-U_hl; (2.1)

где – напряжение питания, В;

– падение напряжение на резисторе, В;

– напряжение светодиода, В.

U_R=24-2=22

Следовательно, по закону Ома можем рассчитать резистор :

; (2.2)

где I – параметр светодиода.

=2200 Ом.

Далее рассчитываем максимальную рассеиваемую мощность резистора по формуле:

(2.3)

Исходя из расчетных данных выбираем резистор r5 типа с2-29в 0.25 Вт 2,2 Ом 0.25%

Расчет стабилизатора ведем в следующем порядке:

Определяем необходимое для работы стабилизатора входное напряжение (Uвып) по следующей формуле:

(2.4)

где – входное выпрямленное напряжение стабилизатора, В;

– выходное напряжение стабилизатора, В.

Рассчитываем максимально рассеиваемую мощность транзистора:

; (2.5)

где – максимально рассеиваемая транзистором мощность, Вт;

– выходной ток стабилизатора (максимальный ток нагрузки), А.

;

Выбор регулирующего транзистора осуществляем исходя из следующих требований: предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения ; предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором – больше ; максимально допустимый ток коллектора – больше . Для данного стабилизатора оптимальным является транзистор КТ815Б.

Данные транзистора приведены ниже.

Определяем максимальный ток базы регулирующего транзистора

; (2.6)

где – минимальный коэффициент передачи тока выбранного транзистора.

Выбор стабилитрона осуществляем исходя из следующих требований: напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора; значение максимального тока стабилизации должно превышать максимальный ток базы . Данным требованиям соответствует стабилитрон КС191А.

Данные стабилитрона приведены ниже.

Рассчитаем сопротивление резистора R4:

; (2.7)

где – сопротивление резистора R4, Ом;

– напряжение стабилизации стабилитрона, В;

– вычисленное значение максимального тока базы транзистора, А;

– минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, А.

Выбираем сопротивление резистора ближайшее по ряду, т.е. R4=3 кОм.

Определяем мощность рассеивания резистора R4:

(2.8)

Исходя из расчетных данных выбираем резистор r4 типа с2-33н 3 кОм 0,125Вт 5%.

Определяем величину емкости конденсатора на входе фильтра по формуле:

(2.9)

Выбираем электролитический конденсатор емкостью: С3= 100 мкФ.

Определяем величину номинального напряжения конденсаторов по формуле:

(2.10)

Принимаем величину номинального напряжения конденсаторов: Uc = 40 В.

Определяем величину коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения на входе фильтра по формуле:

(2.11)

Определяем величину обратного напряжения для выбора типа диодов по формуле:

(2.12)

где U_вып – выпрямленное напряжение на нагрузке.

Определяем величину среднего тока по формуле:

(2.13)

где – выпрямленный ток.

В соответствии с полученными расчетными данными выбираем диодную сборку типа 1N4002 (КЦ405А).

Рисунок 6 – Диодная сборка типа 1N4002 (КЦ405А).

Определим величину сопротивления трансформатора по формуле:

(2.14)

Определяем величину напряжения на вторичной обмотке трансформатора по формуле:

(2.15)

Определяем величину токов по формуле:

(2.16)

(2.17)

Определяем величину габаритной мощности трансформатора по формуле:

(2.18)

Из справочника находим стандартный трансформатор типа ТПП-224-127/220В.

Рисунок 7 – Трансформатор ТПП-224-127/220В.

Выбор предохранителей осуществляем по рабочему напряжению и току. Номинальное напряжение предохранителей должно выбираться равным номинальному напряжению сети. Номинальный ток предохранителя следует выбирать минимальным. При этом плавкая вставка не должна перегорать при прохождении по ней максимального длительного тока нагрузки.

Рассчитаем ток предохранителя по формуле:

(2.19)

Где – общий ток нагрузки, равный

(2.20)

т.е.

Значит