37

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Дополнительные материалы по расчету источников питания радиоэлектронных устройств»

Для студентов направления подготовки 210100 и 11.03.04

«Электроника и наноэлектроника»

Составители Чепелев В. И.

Шевцов А. А.

Тольятти 2015 г.

Оглавление

1 Расчет выпрямителей 3

1.1 Расчет выпрямителей, работающих на емкостной и Г-образный RC фильтры 3

1.2 Расчет выпрямителей, работающих на фильтр, начинающийся с индуктивности 6

2 Сглаживающие фильтры 8

2.1 Параметры фильтра 8

2.2 Расчет индуктивно-емкостных фильтров 8

2.3 Расчет резистивно-емкостных фильтров 10

3 Расчет параметрических стабилизаторов 11

4 Расчет непрерывных стабилизаторов 13

4.1 Пример расчета компенсационного стабилизатора напряжения с применением ИМС. 13

5. Расчет импульсных стабилизаторов 16

5.1 Принцип действия ИСН 16

5.2 Расчет элементов системы питания 18

5.3 Несколько схем импульсных стабилизаторов 30

Список литературы 37

1 Расчет выпрямителей

В результате расчета выпрямителя должны быть определены параметры и тип диодов и параметры трансформатора.

1.1 Расчет выпрямителей, работающих на емкостной и г-образный rc фильтры

При расчете исходными величинами являются номинальное выпрямленное напряже­ние U₀, В; ток нагрузки I₀, А; сопротивление нагрузки R₀ = U₀ /I₀, Ом; выходная мощность Р₀ = U₀I₀, Вт; номинальное напряжение сети U₁, В; относительное отклонение напряжения сети в сторону повышения и понижения а_max = (U_1max — U₁)/U₁; a_min = (U₁-U_1min)/U₁; частота тока сети f_c, Гц, допустимый коэффициент пульсации k_n01 = U₀₁/U₀.

Возможный порядок расчета:

1 Выбираем вариант схемы выпрямителя.

Рисунок 1.1 – Схемы выпрямителей и фильтров

2 Определяем сопротивления трансформатора r_тр, вентиля r_пр и по их значениям находим сопротивление фазы выпрямителя r_ф.

В формулах таблицы 1.1 - В, Тл, - магнитная индукция; j, А/мм²,- средняя плотность тока в обмот­ках трансформатора. Магнитную индукцию В принимаем равной 1,1... 1,5 Т; задаемся j 2... 3,5 А/мм².

Для определения сопротивления диода в прямом направлении r_пр необходимо ориентировочно выбрать его тип и из справочника определить прямое падение напряжения U_пр.

Таблица 1.1 - К определению rтр и rф
Схема выпрямления	rтр	rф
Рисунки: 1,а, 1,б, 1,в		rтр+rпр rтр+rпр rтр+ 2rпр

Выбор диода осуществляется по среднему выпрямленному току I_пр.ср и амплитуде обратного напряжения U_обр.max. Приближенные значения I_пр.ср и U_{обр. макс} приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Приближенные значения I_пр.ср и U_обр.max.

Схема выпрямления, рисунок	Iпр.ср	Uобр.max
1,а	I0	3U0(1+amax)
1,б	I0/2	3U0(1+amax)
1,в	I0/2	1,5U0(1+amax)

Диод должен быть выбран так, чтобы его максимально допустимое обратное напряжение было больше, чем в рабочем режиме выпрямле­ния. Ток I_пр.ср должен быть меньше максимально допустимого среднего тока диода, указанного в справочнике.

Выбрав тип диода, находим U_пр и определяем сопротивление вентиля r_пр = U_пр/I_пр.ср.

Если выпрямители по схемам рисунок 1.1, а - в работают на Г-образный RC фильтр, то в со­противление фазы r_ф следует включить сопро­тивление фильтра R_ф, принимаемое равным (0,1-0,25) R_H.

3. Определяем параметр А:

А=I₀r_ф/U₀ (для рисунка 1.1,а)

А=I₀r_ф/2U₀ (для рисунков 1.1,б, в);

4. Определив А, из графиков рисунка 1.2 найдем параметры В, D, F. Из выражений, приведенных в таблице 1.3, определяем U₂, I₂, I₁, S_r, U_{обр.мах}, I_пр.ср,I_пр,I_пр.мах.

Рисунок 1.2 –Определение параметров B,D,F

Таблица 1.3 – Параметры выпрямителей при работе на емкостную нагрузку (рисунок 1.1)

Схема выпрямления	U2	I2	I1	Sr	Uобр.мах	Iпр.ср	Iпр	Iпр.мах	fп
Однополу периодная	BU0	DI0	w2/w1	0,5BD xP0	2,82BU0(1+amax)	I0	DI0	FI0	fc
Двухполу периодная со средней точкой	BU0	0,5DI0	0,71 DI0 w2/w1	0,85BDP0	2,82BU0(1+amax)	0,5I0	0,5 DI0	0,5 FI0	2fc
Мостовая	BU0	0,71DI0	0,71 DI0 w2/w1	0,7BDP0	1,41BU0(1+amax)	0,5I0	0,5 DI0	0,5 FI0	2fc

Проверяем, подходят ли выбранные диоды по величинам U_{обр.мах}, I_пр.ср,I_пр

5. Из графиков рисунка 1.3 определяем параметр Н.

Рисунок 1.3 – Определение величины Н

Для схем рисунок 1.1,а Н определяем по кривой m= 1, для схем 1.1,б, в – по кривойm= 2.

По заданному коэффициенту пульсаций k_п01и величине Н определяем емкости, мкФ:

(рисунок 1.1,а-в)

Задаваемое в начале расчета значение k_п01 не должно превышать (0,1...0,15), а также макси­мально допустимое значение пульсаций, указанное в ТУ на конденсаторы.

В результате расчета получаем исходные данные для определения параметров трансфор­матора выпрямителя U₁ U₂, I₂, S_r..