МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
Институт микроприборов и систем управления имени Л. Н. Преснухина
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Электротехника»
на тему:
«Схема формирования питания»
Выполнил:
Юденко Денис Алексеевич
Группы ИВТ-22
Преподаватель:
Хисамов Василь Тагирович
Зеленоград 2021
Вариант – 27
1. Фрагменты из таблиц с вариантом задания
Уровни напряжений для схемы формирования питания:
Токи потребления для схемы формирования питания:
2. Оценка уровня выходного напряжения импульсного стабилизатора 1
Поймём, какие уровни напряжений требуется сформировать для МК и ПЛИС. Для моего варианта: 2,5В; 2,5В; 3В; 1В; 1,8В - выбираем максимальное и прибавляем 1-2В, где 1В-2В это напряжения падения на линейном стабилизаторе. Соответственно, на выходе импульсного стабилизатора 1 необходимо сформировать напряжение 3В+2В=5В (в конце, в «примечании», мы в этом убедимся). Uимп_вых = 5В.
3. Выбор линейных стабилизаторов
1) 3.1. Uвх = 5В, Uвых = 2.5В, Iвых = 80мА.
3.2. Данные:
Device Name |
NJW4181KG1-25B |
Uвх |
4.7V - 35V |
Uвых |
2.5V (Fixed) |
Iвых_max |
100mA |
Package |
DFN6-G1(ESON6-G1) |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
3.3. Pнагр1 = UI
Uмк_Vdd = 2.5В; Iмк_Vdd = 80мА.
Pмк_Vdd = Uмк_Vdd * Iмк_Vdd = 200мВт.
3.4. Pрасс = Iмк_Vdd * (Uвых_имп1 – Uмк_Vdd) = 80мА * (5В – 2.5В) = 200мВт.
3.5. Pобщ1 = Pнагр1 + Pрасс = 0.2Вт + 0.2Вт = 0.4Вт.
.
.
2) 3.1. Uвх = 5В, Uвых = 2.5В, Iвых = 60мА.
3.2. Данные:
Device Name |
NJW4181KG1-25B |
Uвх |
4.7V - 35V |
Uвых |
2.5V (Fixed) |
Iвых_max |
100mA |
Package |
DFN6-G1(ESON6-G1) |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
3.3. Pнагр2 = UI
Uмк_Vdda = 2.5В; Iмк_Vdda = 60мА.
Pмк_Vdda = Uмк_Vdda * Iмк_Vdda = 150мВт.
3.4. Pрасс = Iмк_Vdda * (Uвых_имп1 – Uмк_Vdda) = 60мА * (5В – 2.5В) = 150мВт.
3.5. Pобщ2 = Pнагр2 + Pрасс = 0.15Вт + 0.15Вт = 0.3Вт.
3) 3.1. Uвх = 5В, Uвых = 3В, Iвых = 150мА.
3.2. Данные:
Device Name |
ZSR300GTA |
Uвх |
5V - 20V |
Uвых |
3V (Fixed) |
Iвых_max |
200mA |
Package |
SOT223 |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
3.3. Pнагр3 = UI
Uплис_Vссо = 3В; Iплис_Vссо = 150мА.
Pплис_Vссо = Uплис_Vссо * Iплис_Vссо = 450мВт.
3.4. Pрасс = Iплис_Vссо * (Uвых_имп1 – Uплис_Vссо) = 150мА * (5В – 3В) = 300мВт.
3.5. Pобщ3 = Pнагр3 + Pрасс = 0,45Вт + 0.3Вт = 0.75Вт.
.
.
.
4) 3.1. Uвх = 5В, Uвых = 1В, Iвых = 80мА.
3.2. Данные:
Device Name |
NCP110AMX100TB |
Uвх |
1.1V - 5.5V |
Uвых |
0.6V - 4.0V (Fixed) |
Iвых_max |
300mA |
Package |
XDFN4CASE 711AJ(Pb-Free) |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
3.3. Pнагр4 = UI
Uплис_Vccint = 1В; Iплис_Vccint = 80мА.
Pплис_Vccint = Uплис_Vccint * Iплис_Vccint = 80мВт.
3.4. Pрасс = Iплис_Vccint * (Uвых_имп1 – Uплис_Vccint) = 80мА * (5В – 1В) = 320мВт.
3.5. Pобщ4 = Pнагр4 + Pрасс = 0.08Вт + 0.32Вт = 0.4Вт.
5) 3.1. Uвх = 5В, Uвых = 1.8В, Iвых = 120мА.
3.2. Данные:
Device Name |
ADP150ACBZ-1.8-R7 |
Uвх |
2.2V - 5.5V |
Uвых |
1.8V - 3.3V (Fixed) |
Iвых_max |
150mA |
Package |
4-Ball Wafer Level Chip Scale Package [WLCSP] |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
3.3. Pнагр5 = UI
Uплис_Vccaux = 1.8В; Iплис_Vccaux = 120мА.
Pплис_Vccaux = Uплис_Vccaux * Iплис_Vccaux = 216мВт.
3.4. Pрасс = Iплис_Vccaux * (Uвых_имп1 – Uплис_Vccaux) = 120мА * (5В – 1.8В) = 384мВт.
3.5. Pобщ5 = Pнагр5 + Pрасс = 0.216Вт + 0.384Вт = 0.6Вт.
.
Примечание: для каждого линейного стабилизатора проверил падение напряжение на соответствующем регуляторе в зависимости от необходимого тока (по графику «Dropout Voltage vs. Output Current» или таблице). Сопоставив регуляторы, можно сделать оценку, что выходное напряжение в пункте 2. равно приблизительно 5V.
4. Оценка выходного тока импульсного стабилизатора 1
Pимп_вых = Pобщ1 + Pобщ2 + Pобщ3 + Pобщ4 + Pобщ5 =
= 0.4Вт + 0.3Вт + 0.75Вт + 0.4Вт + 0.6Вт = 2.45Вт
Требуемый ток найдем по формуле: I = P/U, то есть Iимп_вых = Pимп_вых / Uимп_вых.
Iимп_вых = 2.45Вт/5В = 0.49А.
5. Выбор импульсного стабилизатора 1
5.1. Uвх = 28В, Uвых = 5В, Iвых = 0.49А.
5.2. Данные:
Device Name |
LM2597N-5.0/NOPB |
Uвх |
4.5V - 45V |
Uвых |
5V |
Iвых_max |
0.5A |
Package |
SOIC / PDIP |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Допустимый ток выше необходимого. Подходит |
6. Выбор импульсных стабилизаторов 2 и 3
1) 6.1. Uвх = 28В, Uвых = 13В, Iвых = 15мА.
6.2. Данные:
Device Name |
LTC1435IS |
Uвх |
3.5V – 36V |
Uвых |
12V |
Iвых_max |
15mA |
Package |
Tube |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых практически удовлетворяет таблице. Выбор основан на токе. Подходит. Лучшее, что я нашел из мн-ва других компромиссов |
.
2) 6.1. Uвх = 28В, Uвых = 14/-14В, Iвых = 10мА.
6.2. Данные:
Device Name |
LTC1435IS |
Uвх |
3.5V – 36V |
Uвых |
12V |
Iвых_max |
15mA |
Package |
Tube |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых практически удовлетворяет таблице. Выбор основан на токе и Uвх. Подходит. Лучшее, что я нашел из мн-ва других компромиссов |
Для отрицательного напряжения:
6.1. Uвх = 28В, Uвых = 14/-14В, Iвых = 10мА.
6.2. Данные:
Device Name |
LTC3261EMSE |
Uвх |
4.5V – 32V |
Uвых |
-14V |
Iвых_max |
100mA |
Package |
12-Lead Plastic MSOP |
Вывод |
Uвх в допустимом диапазоне, Uвых удовлетворяет таблице. Подходит. Лучшее, что я нашел |
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7. Итоговая схема формирования питания с учётом выбранных компонентов
Device Name |
TVN5-2425W |
output voltage |
24V |
output power (max) |
5Вт |
output current (max) |
105mA |
Package |
DIP-24 |
Вывод |
По значению напряжения и выходному току, как увидим позднее, подходит. Нашел чуть лучший, но он без схемы, поэтому взял этот |
---///---Схема приведена в дополнительном pdf файле---///---
Лин.Стаб. 1 такой же, что и Лин.Стаб. 2. Имп.Стаб. 2 такой же, что и Имп.Стаб. 3 для положительного напряжения, далее идет инвертор на отрицательное. У стабилизаторов фиксированный выход, пересчитывать ничего не пришлось.
8. Оценка выходного тока ИП
Подсчитав мощность на ОУ1 и ОУ2, взяв ранее посчитанную мощность на импульсном стабилизаторе 1 и сложив их. Получаем итоговую мощность ИП:
Рип = 2.925Вт. Далее выходной ток: Iип = Pип/Uвх = 2.925Вт/28В = 105mA.
9. Определить и вычислить.
Uвых = 20В; Iвых = 6А.
Рвых = 120Вт.
Доказательства прилагаю:
10. Ответ: оба девайса будут работать в штатном режиме
Более мощный блок питания не испортит телефон и сам при этом останется целым. Более слабый адаптер не испортит телефон, но может сгореть сам.
Список использованных источников:
1) https://ru.mouser.com/
2) https://orioks.miet.ru/
3) https://discord.gg/pWdxqdVu