МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

Институт радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий

(наименование института (факультета), филиала)

Кафедра Радиофотоники и микроволновых технологий

(наименование кафедры)

11.03.01 «Радиотехника»

(шифр и наименование направления подготовки (специальности))

Курсовая работа

по дисциплине

«Основы аналогового и цифрового телевидения»

на тему:

Расчёт источника питания 12 В (МП3-3)

Обучающийся
		(номер группы)				(подпись, дата)				(Ф.И.О.)
Руководитель		доцент								Самигуллин Р.Р.
		(должность)								(Ф.И.О.)
Курсовая работа зачтена с оценкой
										(подпись, дата)

Казань, 2024

THE MINISTRY OF SCIENCE AND HIGHER EDUCATION OF THE RUSSIAN FEDERATION

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

«Kazan national research technical university named after A. N. Tupolev - KAI»

(KNITU-KAI)

Institute of Radioelectronics, photonics and digital technologies

Department of Radiophonique and Microwave Technologies

11.03.01 «Radioengineering»

COURSE WORK

in academic discipline

"Fundamentals of analog and digital television"

on the topic:

Calculation of 12 V power supply (MP3-3)

Student		5303							Korobkov M.A.
		(group number)			(signature, date)				(name)
Supervisor		assoc. prof of RPMT dpt.
		(position)							(name)
Course Work is read off with an assessment
						(signature, date)

Kazan, 2024

Аннотация

В данной работе представлен расчёт вторичного источника питания 12В отечественного телевизора ЗУСЦТ. Сначала рассмотрено общее назначение модуля питания МП3-3, его конструкция и принцип работы, составлена его электрическая структурная схема. Затем описан принцип работы самого вторичного источника питания 12В и составлена его функциональная схема. Далее проведён расчёт источника питания и составлена принципиальная схема.

Summary

This paper presents the calculation of the secondary 12V power supply for the domestic ZUSTST TV. First, the general purpose of the MP3-3 power module, its design and operating principle are considered, and its electrical block diagram is drawn up. Then the operating principle of the secondary 12V power supply itself is described and its functional diagram is drawn up. Next, the power source was calculated and a schematic diagram was drawn up.

Содержание

4

Introduction 6

1. Функциональное назначение модуля питания и его структура 7

2. Источник вторичного питания 12 В 8

3.1. Расчёт компенсационного стабилизатора напряжения 12 В. 9

3.2. Моделирование в среде Multisim 12

4. Модернизация модуля питания в телевизорах 4 – 6 поколений 14

Заключение 18

Conclusion 19

Список литературы 20

Введение

Главное назначение источника питания – преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов телевизионного приёмника.

Компенсационный стабилизатор напряжения 12 В – это и есть источник питания 12 В, который необходимо рассчитать в данной работе. Плата фильтра питания фильтрует помехи, идущие из сети. В модуле питания напряжение сети 220 В с частотой 50 Гц преобразовывается в импульсное напряжение прямоугольной формы с частотой 20-30 кГц, после чего эти оно поступает на трансформатор и выпрямляется.

Выпрямленные напряжения используются для питания таких функциональных частей устройства, как:

• Схема строчной развёртки (130 В);

• Схема кадровой развёртки (28 В);

• Усилитель звуковой частоты (15 В);

• Модуль цветности (МЦ), модуль радиоканала (МРК) и модуль кадровой развёртки (МКР) (12 В).

Принципиальная схема модуля питания представлена на рисунке 1

Рис. 1 – принципиальная схема модуля питания МП3–3, КСН 12В – компенсационный стабилизатор напряжения 12 В

Introduction

The main purpose of the power source is to convert electrical energy coming from the alternating current network into energy suitable for powering the nodes of the television receiver.

The 12 V compensation voltage regulator is the 12 V power source that needs to be calculated in this work.

The power filter board suppresses noise coming from the network. In the power module, the 220 V mains voltage with a frequency of 50 Hz is converted into a rectangular pulse voltage with a frequency of 20-30 kHz, after which it is supplied to a transformer and rectified.

Rectified voltages are used to power such functional parts of the device as:

• Line scan circuit (130 V);

• Frame scan circuit (28 V);

• Audio amplifier (15 V);

• Color module (MC), radio channel module (MRK) and vertical scanning module (MSR) (12 V).

The schematic diagram of the power module is shown in the figure

Fig. 1 – schematic diagram of the MP3-3 power module, KSN 12V – 12 V compensation voltage stabilizer

1. Функциональное назначение модуля питания и его структура

Рассмотрим структурную схему модуля питания, показанную на рис. 2.

Рис. 2 структурную схему модуля питания МП3-3

Схема состоит из двухполупериодного выпрямителя на диодах VD4-VD7, блокинг-генератора на транзисторе VT4, схемы запуска на транзисторе VT3, устройства стабилизации на транзисторе VT1, схемы управления на тиристоре VS1, импульсного трансформатора Т1, выпрямителей на диодах VD12-VD15 и стабилизатора 12В на транзисторах VT5-VT7.

Напряжение сети 220 В частотой 50 Гц выпрямляется с помощью мостовой схемы на диодах VD4-VD7. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсаторами С16, С19, С20 и поступает через обмотку 19, 1 трансформатора Т1 на коллектор транзистора Т4. Одновременно с выпрямительного диода VD7 импульсы поступают через конденсаторы С11, С10 и резистор R11 на конденсатор С7 и заряжают его.

Период колебаний блокинг-генератора будет в основном определяться емкостью конденсатора С17 и резистором R19. Стабилизация выходных напряжений модуля осуществляется с помощью устройства управления на тиристоре VS1 и устройства стабилизации на транзисторе VT1.

2. Источник вторичного питания 12 в

Напряжение, используемое в МЦ, МРК и МКР дополнительно стабилизируется компенсационным стабилизатором напряжения, который является вторичным источником питания 12 В.

Компенсационные стабилизаторы напряжения (КСН) относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входного напряжения и тока нагрузки. Принцип действия КСН основан на изменении сопротивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала. Источник вторичного питания 12 В в модуле питания М3– 3 представляет собой КСН последовательного типа.

На вход стабилизатора поступает постоянное напряжение, полученное путём выпрямления и сглаживания тока импульсного трансформатора . Стабилизатор напряжения позволяет из входного напряжения 15,7 В получить стабильное напряжение 12 В. При отсутствии дестабилизирующих факторов напряжение, падающее на резистивном делителе равно напряжению источника опорного напряжения (ИОН). Резистивный делитель состоит из двух резисторов – постоянного и переменного, а источник опорного напряжения – из стабилитрона и резистора. Если напряжение ИОН и делителя равны, то схема управления не формирует сигнал ошибки, и регулирующий элемент не изменяет своего сопротивления.

3. Расчёт источника вторичного питания 12 в

1. Расчёт компенсационного стабилизатора напряжения 12 в.

Для выпрямительного диода КД226Б максимальный постоянный прямой ток . С учётом реальных условий, ток через этот диод в рабочем режиме: , который является входным током стабилизатора напряжения.

По схеме можно определить, что в цепи опорного источника напряжения резистивного делителя действует одно и то же напряжение.

Определим ток через делитель.

(3.1)

Так как величина выходного напряжения при расчёте не меняется, то нет необходимости пересчитывать источник опорного напряжения. Поэтому в качестве стабилитрона остаётся Д814А с номинальным напряжением стабилизации 8 В. Резистор R25 в цепи стабилитрона имеет номинал 560 Ом и допустимую мощность 125 мВт.

Рассчитаем резистивный делитель напряжения и усилитель схемы управления. Транзистор подключен к цепи стабилитрона таким образом, что напряжение база – эмиттер задаёт нулевой уровень потенциала на стабилитроне, а верхний уровень определяется выходным напряжением 12 В. Данное включение приводит к тому, что стабилитрон работает в номинальном режиме, т.е. стабилизирует напряжение 7.5 В . Основное требование к резистивному делителю – обеспечение напряжения на базе транзистора VT7, значение которого определяется нулевым потенциалом стабилитрона . Выберем транзистор КТ342А.

Исходя из анализа схемы и параметров транзистора, можно определить величину напряжения, которое должно падать на подстроечном резисторе :

(3.2)

Рассчитаем номиналы резисторов и :

(3.3)

Номинал: 820 Ом

(3.4)

Номинал: 1.2 кОм

Поскольку переменный резистор должен иметь диапазон регулирования, то выберем его номинал в два раза больше расчётного .

Рассчитаем мощность, рассеиваемую на резисторах R27 и R27

(3.5)

Таким образом, резистор должен иметь допустимую рассеиваемую мощность до 125 мВт

Рассчитаем цепь регулирующего элемента, составленную из двух транзисторов, включённых по схеме Дарлингтона. В качестве активного элемента выберем транзистор КТ502Б, а в качестве регулирующего - КТ835Б.

Резистор R23 задаёт напряжение коллектор – эмиттер на регулируемом элементе. Входное напряжение стабилизатора 15,7 В , а в цепях резистивного делителя и ИОН – 12,3 В . Величины этих напряжений не меняются, а значит не изменится и номинал резистора R23. Итак, резистор R23 имеет номинал 160Ом и допустимую мощность до 2 Вт.

Переход коллектор – база мощного транзистора должен быть зашунтирован дополнительным резистором, который закорачивает неуправляемые токи коллектора и базы, наличие которых может привести к самопроизвольному приоткрыванию транзистора, и уменьшению качества стабилизации. Номинал этого резистора зависит от напряжения насыщения транзистора, коэффициента передачи тока и тока нагрузки. Для составного транзистора номинал берётся с запасом:

(3.6)

где – коэффициент запаса для составного транзистора

Номинал: 680 кОм.

Так как выходной ток трансформатора не изменился, то параметры выпрямителя на входе стабилизатора напряжения также не изменятся, а значит, номиналы его элементов останутся неизменными. То есть в схеме останется диод , шунтирующий его конденсатор C24 с номиналом 470 нФ и конденсатор C29, сглаживающий выпрямленный ток с номиналом 470 мкФ.

Выходное напряжение стабилизатора не меняется, поэтому параметры фильтра низких частот останутся неизменными. Дроссель L3 имеет номинал 30 мкГн, а конденсатор C32 - 100 мкФ.

Принципиальная схема рассчитанного устройства приведена в приложении 1.