Задача № 2

Розрахувати схему силового ланцюга імпульсного стабілізатора постійної напруги за величиною напруги живлення , номінальною вихідною напругою стабілізатораі припустимою межею його регулювання, максимальноюта мінімальноювеличиною струмів навантаження, припустимою амплітудою пульсацій вихідної напруги стабілізатора і коефіцієнтом стабілізації .

Виконання цієї задачі передбачає:

1. Вибір схеми силового кола імпульсного стабілізатора.

2. Розрахунок елементів силової частини стабілізатора.

Методичні вказівки до рішення задачі № 2.

Вибір схеми силового кола імпульсного стабілізатора.

Основним етапом розрахунку силового ланцюга імпульсного стабілізатора є вибір найбільш раціональної схеми.

Приведені на рис. 2.1 схеми побудови силової частини імпульсних стабілізаторів напруги виконані з використанням автотрансформаторного включення дроселя. Таке включення дозволяє найбільш повно використовувати регулюючий елемент по напрузі. Забезпечення необхідної стабілізації вихідної напруги в розглянутих схемах здійснюється роботою блоку СУ (схема управління) шляхом зміни шпаруватості імпульсів напруги.

У схемах імпульсних стабілізаторів (рис. 2.1а,б) напруга на навантаженні завжди менше напруги на вході. У цих схемах значення коефіцієнта трансформації дроселяL вибирається ближче до оптимального, яке визначається з виразу

, (2.1)

причому береться , якщо необхідно зменшитиі, якщо необхідно зменшити.

Вибір однієї зі схем, що представлені на рис. 2.1, для проведення подальших розрахунків варто здійснювати за значеннями і, а також характеристиками схем, наведених нижче.

Рис.2.1.

Розрахунок елементів силової частини стабілізатора.

Розрахунок силової частини стабілізатора варто починати з вибору частоти перетворення і ККД стабілізатора= 0,85 ÷ 0,95. За обраним значенням розраховуються значення відносної тривалості імпульсів відкритого стану регулюючого транзистора,і. Розрахункові формули для визначення цих величин беруться з табл. 2.1 для обраної схеми стабілізатора.

Таблиця 2.1

№ з.п.	Пара-метр	Формула
1	γмін
2	γмакс
3	Lмін
4	ІLср
5	ІLмін	, де і
6	ІLмакс
7	Uкемакс
8	Uзв. u
9	A
10	Pд

З умови збереження режиму безперервності струмів дроселя визначається мінімальна індуктивність обмотки . Вирази, за якими розраховується мінімальна індуктивність і значення струмів, що протікають через дросель, беруться з табл. 2.1 відповідно до типу стабілізатора, що розраховується. Причому розрахунок проводиться після вибору типу регулюючого транзистораVT і імпульсного діода .

Вибір регулюючого транзистора здійснюється за значеннями величин і. Для цього задаємося значеннямі з урахуванням частоти перетворення визначаємо

, А, (2.2)

або при виконанні умови, що ,

, А. (2.3)

У тих випадках, коли амплітуда струму колектора перевищує гранично припустиме значення, застосовують рівнобіжне включення транзисторів, кількість яких може бути визначене з виразу

, (2.4)

де - гранично припустиме значення амплітуди струму колектора для одного транзистора;

(1,5 ÷ 2) - коефіцієнт запасу.

Для рівномірного розподілу струму між паралельно включеними транзисторами в кола емітерів включаються опори, що зрівнюють струми.

Для забезпечення надійного насичення транзисторів при мінімальному коефіцієнті передачі струм бази вибирається із запасом. Необхідне значення базового струмузабезпечується вибором напругиі резистором, тобто

, В; (2.5)

, Ом. (2.6)

Іноді в дільнику напруги замість опору включається напівпровідниковий діод у прямому напрямку. Для надійної роботи величина напруги управління повинна при всіх умовах роботи перевершувати величину напруги зміщення, що створюється на опорі.

Значення напруги для різних схем стабілізації будуть не однаковими. Тому розрахунокварто проводити за виразами, приведеними у табл. 2.1, в залежності від типу стабілізатора, що розраховується.

За розрахованим значенням ,і граничної частотиз довідників вибирається тип транзистора і його основні параметри, які заносяться в табл. 2.2.

Таблиця 2.2

Тип транзистора	, МГц				, А	, А
1	2	3	4	5	6	7
	, А	, А	, В	, В	, В	, В
	8	9	10	11	12	13

Для визначення температури нагрівання транзистора необхідно обчислити втрати потужності в ньому. Ці втрати в основному визначаються, як втрати у режимі насичення

, Вт, (2.9)

у режимі відсічки

, Вт, (2.10)

динамічними втратами (у моменти переключення)

, Вт, (2.11)

де А - параметр, вираз якого приведено в табл. 2.1;

і розраховуються за виразом

, Вт, (2.12)

Як видно з виразу (2.11), розрахунок потужності динамічних втрат можливий тільки після визначення часу включення і виключення регулюючого транзистора за наступними виразами:

; (2.13)

, (2.14)

у який

, А, (2.15)

де вибирається з умов

; (2.16)

, А, (2.17)

де - коефіцієнт насичення, визначається з виразу

(2.18)

при

; (2.19)

- струм, що замикає транзистор, величину якого приймають рівною струму бази насичення, тобто .

Результати проведених обчислень варто занести в табл.2.3.

Таблиця 2.3

Величини, що розраховуються	, А	, А	, А		, мкс	, мкс	, Вт	, Вт	, Вт	, Вт
Результати обчислень

Вибір імпульсного діода проводиться з урахуванням частоти перетворення по прямому струму та зворотній напрузі.Значення величини визначається з умови

, А. (2.20)

Розрахунок напруги проводиться за виразами, приведенимиу табл. 2.1.

За розрахованим значенням із довідників вибирається тип діода і його основні параметри заносяться в табл. 2.4.

Таблиця 2.4

Тип діода	, А	, В	, В	, мкс

Втрати потужності на діоді визначаються втратами в прямому напрямку і динамічних втрат при його включенні. Обчислення потужності втрат проводиться за виразами, приведеними у табл. 2.1.

По заданій амплітуді напруги пульсації визначається ємність конденсатора(з урахуванням опору втрат конденсатора ) для схеми стабілізатора, представленої на рис. 2.1, за формулою

, (2.21)

де

, (2.22)

і

,

а для схеми, зображеної на рис. 2.1б, за формулою

, (2.23)

де

.

По заданому значенню варто обчислити коефіцієнт передачі схеми керування (СУ)

; (2.24)

Визначення ККД стабілізатора, що розраховується, здійснюється після обчислення втрат у дроселі L за виразом

, Вт, (2.25)

де - активний опір дроселя, який визначається за формулою

, Ом, (2.26)

у який W - кількість витків; - середня довжина витка;

- питомий опір проводу обмотки (= 0,075Ом мм²/м для міді) і - діаметр проводу обмотки.

Прийнявши потужність, споживану схемою керування (СУ), рівної 100мВт, визначають ККД стабілізатора за виразом

. (2.27)

Після виконання всіх завдань по задачі результати розрахунків необхідно оформити відповідно до рекомендацій, викладеними наприкінці методичних вказівок до розв’язування задачі № 1.

Задача № З

Розрахувати транзисторний згладжувальний фільтр, по величині напруги на виході фільтра , струму навантаження, коефіцієнта пульсації вихідної напруги, коефіцієнта пульсацій вхідної напруги, частота пульсацій першої гармоніки випрямленої напруги.

Виконання цієї задача передбачає:

1. Вибір схеми фільтра, що згладжує.

2. Вибір елементів фільтра і розрахунок режиму їх роботи.