
Московский государственный открытый университет
кУРСОВАЯ работа
«расчет источник питания»
по дисциплине
«Электропреобразовательные устройства РЭС»
-
Работу выполнил
студент III курса
спец. 210601.65
Щукин Е.В.
шифр 610691
Работу принял
преподаватель
_____________
г. Москва
2014
1. Расчёт стабилизатора
Так как к ИВЭ предъявляются невысокие требования к коэффициенту стабилизации, выбираем простейшую схему параметрического стабилизатора (рис.1.1).
Рис. 1.1. Схема электрическая принципиальная простейшего параметрического стабилизатора.
Расчёт производим по методике, изложенной в [2].
1.1. Зная Uвых, из справочника [4] выбираем стабилитроны с Uст=9 В и сводим их параметры в табл.1.1.
Таблица 1.1.
Cтабилитроны малой мощности
прибора |
Uст ном, B при (Iст, ном мА) |
Рmax мВт |
Значения параметров при Т=25°С, Iпр ном |
Предельные значения параметров при Т=25°С |
Ткmах, °С |
|||||
Uстmin, B |
Uстmax, B |
rст, Ом |
rст, Ом при Iстmin |
aст 10-2 %/°С |
Iстmin, мА |
Iстmax, мА |
||||
2С190А |
9,0 (5) |
125 |
8,0 |
9,5 |
12 |
22 |
8 |
3 |
13 |
125 |
Д809 |
9,0 (5) |
280 |
8,0 |
9,5 |
10 |
18 |
8 |
3 |
29 |
125 |
Д814Б |
9,0 (5) |
340 |
8,0 |
9,5 |
10 |
18 |
8 |
3 |
36 |
125 |
2С411Б |
9,0 (5) |
340 |
8,0 |
9,5 |
10 |
18 |
8 |
3 |
36 |
125 |
Uст |
- |
напряжение стабилизации стабилитрона |
Uст ном |
- |
номинальное напряжение стабилизации стабилитрона |
Iст |
- |
ток стабилизации стабилитрона |
Iст ном |
- |
номинальный ток стабилизации стабилитрона |
Рmax |
- |
максимально-допустимая рассеиваемая мощность на стабилитроне |
rст |
- |
дифференциальное сопротивление стабилитрона |
aст |
- |
температурный коэффициент стабилизации стабилитрона |
Ткmax |
- |
максимально-допустимая температура корпуса стабилитрона |
Выбираем стабилитрон 2С411Б.
- дифференциальное сопротивление rст = 10 Ом;
- предельные токи стабилизации Iст.min = 3 мА, Iст.max = 36 мА;
- напряжение стабилизации Uст= 9 В.
1.2. Уточняем выходное напряжение стабилизатора:
Uвых = (Uстmin+Uстmax)/2 (1.1)
Uвых = (8+9,5)/2 =8,75 (В)
1.3. Определяем максимальное значение коэффициента стабилизации Kст.max:
Kст.max= Uвых(1- αmin) / (Iн.max+ Iст.min) rст , (1.2)
где αmin – относительное отклонение входного напряжения в сторону понижения αmin=10%;
Iн.max= 0,012 (А) – заданный максимальный ток нагрузки;
Iст.min= 0,005 (А) – минимальный ток через стабилитрон (выбранный несколько бóльшим, чем справочное значение 0,003 (А));
rст– дифференциальное сопротивление стабилитрона.
Kст.max=8,75·(1-0,1) / (0,012+0,005)·10= 46,32
Убеждаемся, что Kст.max>Kст. В нашем случае 46,32 > 10, следовательно возможно применение выбранной схемы стабилизатора.
1.4. Выбираем относительную амплитуду переменной составляющей входного напряжения а~ (а~ равна коэффициенту пульсации на входе стабилизатора). Принимаем а~ =0,04.
1.5. Определяем номинальное, минимальное и максимальное значения входного напряжения стабилизатора:
Uвх = (Uстmax / (1- αmin- a~)) / ( 1- Kст / Кст.max); (1.3)
Uвх =(9,5/(1-0,1-0,04)) / (1-10/46,32)= 14,08795 (В)
Uвх.min= Uвх(1- αmin); (1.4)
Uвх.min=14,08795 · (1-0,1) = 12,6791 (В)
Uвх.max= Uвх(1+ αmax); (1.5)
Uвх.max=14,08795 · (1+0,05) = 14,792349 (В)
1.6. Определяем сопротивление на балластном резисторе R1 и его рассеиваемую мощность Р:
R1=[Uвх(1- αmin- a~) - Uст.max]/(Iн.max+Iст.min) (1.6)
R1=[14,08795 · (1-0,1-0,04) – 9,5] / (0,012+0,005)= 153,8611 (Ом)
P=(Uвх.max-Uвых)²/R1 (1.7)
P= (14,792349 – 8,75)2 / 153,8611= 0,237292 (Вт)
1.7. В справочнике выбираем резистор с ближайшим меньшим номиналом и соответствующей мощностью.
Из ряда Е24 (резисторы общего применения серий С2-33 (непроволочные металлодиэлектрические резисторы) выбираем резистор сопротивлением 150 Ом ± 5% на мощность 0,25 Вт.
Т.о. R1 — С2-33 150 Ом ±5% — 0,25
1.8. Находим максимальное значение и уточняем минимальное значение токов через стабилитрон:
Iст.max=[(Uвх.max- Uстmin) / R1] - Iн.min (1.8)
Iст.max=[(14,792 – 8) / 153,861] – 0,008 =0,03614 (А)
Iст.min=[(Uвх.min- Uстmax) / R1] - Iн.max (1.9)
Iст.min=[(12,679 – 9,5) / 153,8611] – 0,012 =0,00866 (А)
1.9. Определяем максимальную мощность, рассеиваемую стабилитроном:
Pст.max= Iст.max·Uст.max (1.10)
Pст.max= 0,03614 ·9,5 = 0,34338 (Вт)
Полученное значение рассеиваемой мощности не превышает значения, указанного в справочнике (табл. 1).
1.10. Находим переменную составляющую выходного напряжения и внутреннее сопротивление стабилизатора:
Uвых m1= a~ · Uвых/ К~ (1.11)
где a~ — относительная пульсация на входе стабилизатора;
К~ — коэффициент сглаживания пульсации, приблизительно равный Кст.
Uвых m1= 0,04 · 8,75/ 10 = 0,035 (В)
ri= - rст, (1.12)
ri= - 10 (Ом)
1.11. Определяем номинальный КПД стабилизатора:
η = Uвых · Iн.max/ Uвх · [(Uвх- Uвых) / R1] (1.13)
η = 8,75 · 0,012/ 14,088 · [(14,088– 8,75) / 153,8611] = 0,2148
η ≈ 21,5%
1.12. Определяем максимальный ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя:
Iпотmax= (Uвхmax– Uстmin) / R1 (1.14)
Iпот max= (14,792349 – 8) / 153,8611 = 0,044 (А)