11.2 Питание видеокамер

На рисунке 13 представлена структурная схема компенсационного стабилизатора постоянного напряжения последовательного типа.

В соответствии с выбранной структурной схемой составляем приблизительную схему компенсационного стабилизатора напряжения рисунок 14. После проведения расчета, данная схема будет доработана. Только после полного расчета режимов работы и выбора элементов можно составить окончательный вариант схемы электрической принципиальной компенсационного стабилизатора напряжения.

Рисунок 13 - Структурная схема стабилизатора

Рисунок 14 - Принципиальная схема стабилизатора

Данная схема состоит из регулирующего элемента, источника

опорного напряжения и усилителя обратной связи. Роль регулирующего элемента играет комплиментарный транзистор (состоит из 2^х транзисторов VT2 и VT3). Источник опорного напряжения - VD1, R1, R2, VT1. Усилитель обратной связи - R4, VD2, VT4, R5, R6.

Расчет схемы компенсационного стабилизатора

Исходные данные для расчета:

• номинальное выходное напряжение U_H, 12В;

• номинальный ток нагрузки I_H, 7,5А;

• коэффициент пульсаций К_п, 0,01 %;

• коэффициент стабилизации К_ст 100;

• температура окружающей среды t_cp, 20°С;

• климатические условия норм.

Согласно схеме находим наименьшее напряжение на входе стабилизатора:

U_{BX min} = U_H + U_{K3 min}.

U_{BX min} = 12 + 3 = 15B.

где U_{K3 min} - минимальное напряжение на регулирующем транзисторе VT3.

Исходя из того, что VT3 предположительно кремневый, то U_{K3 min} выбираем в пределе 3.5 В. Учитывая нестабильность входного напряжения на входе стабилизатора ±2%, находим среднее и максимальное напряжение на входе стабилизатора:

U_BXcXcp=U_{BX min}/0.98.

U_BXcXcp=15/0.98=15.303 B.

U_{BX max}=1.02·U_BXcXcp.

U_{BX max} =1.02·15.303=15.612 B.

Определяем максимальное значение на регулирующем транзисторе

U_{K3 max}=U_{BX max}-U_H.

U_{K3 max}=15.612-12=3.612 B.

Мощность, которая рассивается на коллекторе транзистора VT3, равняется

P₃=U_{K3 max}·I_H.

P₃=3.612·7.5=27.03Вт.

По полученным значениям U_{K3 max}, I_H, Р₃ выбираем тип регулирующего транзистора и выписываем его параметры:

По полученным значениям U_{K3 max}, I_H, Р₃ выбираем тип регулирующего транзистора и выписываем его параметры:

• марка транзистора КТ8199A.

• тип транзистора NPN.

• допустимый ток коллектора, I_{к доп} 15 A.

-доп. напряжение коллектор-эмиттер, U_{к доп} 40B.

• рассеиваемая мощность коллектора, Р_пред 60 Вт.

• минимальный коэф. передачи тока базы, h_{21Э3 min} 15.

• обратный ток коллектора I_КБОЗ 1мА.

Находим ток базы транзистора VT3

По статическим ВАХ выбранного транзистора находим:

где h_11Э3 - входное сопротивление транзистора, Ом;

µ₃ – коэффициент передачи напряжения;

h_12Э3 – коэффициент обратной связи.

Определяем начальные данные для выбора транзистора VT2. Рассчитываем напряжение коллектор-эмиттер VT2

U_k2max=U_r3max-U_бэ3.

U_k2max=3,612-1 = 2,612 B.

где U_бэ3 – падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора w3 (1B).

При приближенном вычислении максимальный ток коллектора VT2 должен быть равен току базы VT3:

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2, равняется

P₂=I_k2·U_k2max.

Р₂ =2,612·0,5 = 1,306 Вт.

По полученным значениям U_k2max, I_k2, Р₂ выбираем тип транзистора и выписываем его параметры:

- Марка транзистора КТ801Б;

- тип транзистора NPN;

- допустимый ток коллектора, I_{к доп} 2А;

- рассеивыемая мощность коллектора, Р_пред 5Вт;

- минимальный коэф. Передачи тока базы, h_{21Э2 min} 13.

Рассчитываем ток базы VT2

Находим сопротивление резистора R3

Выбираем ближайший по стандарту номинал с учетом рассеиваемой на

резисторе мощности

P_R3=U_H·I_КБОЗ.

P_R3-12·1·10^-3=0.12·10^-3 Вт.

В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ – 0,125 12кОм±5%

Источником эталонного напряжения берем параметрический стабилизатор напряжения на кремневом стабилитроне VD2 из расчета

U_VD=0.7·U_H.

U_VD=0.7·12=8.4 B.

Выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры:

- стабилитрон Д814Б;

- I_VD2=5 мА – срадний ток стабилизации;

- U_CT=9 B.

Вычисляем сопротивление резистора R4, задавши средний ток стабилитрона (I_R4=I_VD2)

Мощность, рассеиваемая на резисторе R4, равняется

P_R4=0.3·U_H·I_R4 .

P_R4=0.3·12·5·10^-3=18·10^-3 Вт.

В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ – 0,125 750 Ом±5%.

Аналогично рассчитываем VT4, VT1 и оставшиеся элементы. Данные элементов сводим в таблицу 13.

Качество работы компенсационного стабилизатора напряжения во многом зависит от разброса параметров электронных компонентов, входящих в его состав. Во многом это связано с невозможностью изготовления компонентов с одинаковыми параметрами. Сильное влияние на разброс параметров оказывает колебания температуры окружающей среды и температуры мощности рассеивания этих элементов.

На рисунке 15 представлена окончательная схема стабилизированного источника питания.

Таблица 13 – Элементы источника питания

Элемент	Параметр
Трансформатор
T1	220х15х24В
Транзисторы
VT1	КТ315Б
VT2	КТ801А
VT3	КТ819А
VT4	КT312B
Стабилитроны
VD1	КС119А
VD2	Д814Б
VD3-VD6	КД212А
Резисторы
R1	МЛТ-0,125 3,9 кОм
R2	МЛТ-0,125 360 Ом
R3	МЛТ-0,125 I2 кОм
R4	МЛТ-0,125 75a Ом
R5	МЛТ-0,125 11 кОм
R6	МЛТ-0,125 22 кОм
Конденсаторы
С1	2200 мкФ х 25B
С2	470мкФх16В

Рисунок 15 - Принципиальная схема стабилизированного блока питания