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 U_вых, из справочника [4] выбираем стабилитроны с U_ст=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 r_ст = 10 Ом;

- предельные токи стабилизации I_ст.min = 3 мА, I_ст.max = 36 мА;

- напряжение стабилизации U_ст= 9 В.

1.2. Уточняем выходное напряжение стабилизатора:

U_вых = (U_стmin+U_стmax)/2 (1.1)

U_вых = (8+9,5)/2 =8,75 (В)

1.3. Определяем максимальное значение коэффициента стабилизации K_ст.max:

K_ст.max= U_вых(1- α_min) / (I_н.max+ I_ст.min) r_ст , (1.2)

где α_min – относительное отклонение входного напряжения в сторону понижения α_min=10%;

I_н.max= 0,012 (А) – заданный максимальный ток нагрузки;

I_ст.min= 0,005 (А) – минимальный ток через стабилитрон (выбранный несколько бóльшим, чем справочное значение 0,003 (А));

r_ст– дифференциальное сопротивление стабилитрона.

K_ст.max=8,75·(1-0,1) / (0,012+0,005)·10= 46,32

Убеждаемся, что K_ст.max>K_ст. 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:

U_вх = (U_стmax / (1- α_min- a_~)) / ( 1- K_ст / К_ст.max); (1.3)

U_вх =(9,5/(1-0,1-0,04)) / (1-10/46,32)= 14,08795 (В)

U_вх.min= U_вх(1- α_min); (1.4)

U_вх.min=14,08795 · (1-0,1) = 12,6791 (В)

U_вх.max= U_вх(1+ α_max); (1.5)

U_вх.max=14,08795 · (1+0,05) = 14,792349 (В)

1.6. Определяем сопротивление на балластном резисторе R₁ и его рассеиваемую мощность Р:

R₁=[U_вх(1- α_min- a_~) - U_ст.max]/(I_н.max+I_ст.min) (1.6)

R₁=[14,08795 · (1-0,1-0,04) – 9,5] / (0,012+0,005)= 153,8611 (Ом)

P=(U_вх.max-U_вых)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:

I_ст.max=[(U_вх.max- U_стmin) / R₁] - I_н.min (1.8)

I_ст.max=[(14,792 – 8) / 153,861] – 0,008 =0,03614 (А)

I_ст.min=[(U_вх.min- U_стmax) / R₁] - I_н.max (1.9)

I_ст.min=[(12,679 – 9,5) / 153,8611] – 0,012 =0,00866 (А)

1.9. Определяем максимальную мощность, рассеиваемую стабилитроном:

P_ст.max= I_ст.max·U_ст.max (1.10)

P_ст.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:

U_{вых m1}= a_~ · U_вых/ К_~ (1.11)

где a_~ — относительная пульсация на входе стабилизатора;

К_~ — коэффициент сглаживания пульсации, приблизительно равный К_ст.

U_{вых m1}= 0,04 · 8,75/ 10 = 0,035 (В)

r_i= - r_ст, (1.12)

r_i= - 10 (Ом)

1.11. Определяем номинальный КПД стабилизатора:

η = U_вых · I_н.max/ U_вх · [(U_вх- U_вых) / 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:

I_потmax= (U_вхmax– U_стmin) / R₁ (1.14)

I_{пот max}= (14,792349 – 8) / 153,8611 = 0,044 (А)