2.Цель и постановка задачи

2.1. Целью проектирования вторичных источников электропитания является:

• получение необходимой технической, конструкторской и технологической документации для создания изделия, которое удовлетворяет определенным требованиям.

• Совершенство спроектированного источника определяется по помощи показателей эффективность, стоимость, надежность, удельная мощность (отношение исходной мощности к объему или массе), коэффициент полезного действия.

• К исходным параметрам источников питания относят: исходная мощность , исходное напряжение , уровень исходных пульсаций , параметры переходного процесса при резких изменениях нагрузки, стабильность исходного напряжения, или абсолютное значение допустимых отклонений. Обязательно следует учитывать параметры внешней среды, при которых будет происходить эксплуатация устройства. Кроме того должны выполняться требования по обеспечению исходных параметров при изменении в определенных границах напряжения питание, частоты, входного напряжения, уровня пульсаций и прочее.

• Совокупность показателей эффективности внешних и исходных параметров составляет техническое задание на проектирование вторичного источника питания.

• Разработка проекта устройства осуществляется в несколько этапов. На первом этапе нужно разработать трудоспособный вариант устройства, которое удовлетворяет всем требованиям технического задания, физическим и конструктивно-технологическим ограничением. Иногда этот вариант устройства называют начальным допустимым техническим решением. После этого необходимо определить совокупность независимых параметров устройства, которые способные обеспечить экстремальное значение целевой функции при учете всех ограничений.

• Улучшение конструкции начального допустимого технического решения выполняется итерационными методами и чаще всего с помощью целенаправленного перебора трудоспособных вариантов.

• Среди большого разнообразия вторичных источников электропитания в дальнейшем рассмотрим лишь стабилизированные источники питания двух типов: компенсационные стабилизаторы напряжения беспрерывного действия и импульсные стабилизаторы напряжения.

2.2. Исходные данные для расчетов

Рассчитать вторичный источник питания по следующим параметрам:

Uн=15 В; Iн=1,4 А;

Кст=200; Кп=0,9 %; Примечание: Рег. 30%

Коэффициенты нестабильности сетевого напряжения a_мин. и а_макс. следует взять в размере 0,1, т.е. 10%. Значения b_мин. и b_макс , необходимые для расчетов, следует вычислить по формуле:

K_СТ.=( a_МИН.+ a_МАКС.) ⁄ ( b_МИН.+ b_МАКС.)

Сокращения: ОУ - операционный усилитель, ИС - интегральный стабилизатор, Рег. 10% - регулировка выходного напряжения в указанных пределах.

Выбор и описание электрической схемы:

Схема компенсационного стабилизатора напряжения (приложение 1).

Он содержит мощный регулирующий элемент на составном транзисторе VT2,VT3, усилитель сигнала ошибки на транзисторе VT1, источник опорного напряжения в виде параметрического стабилизатора VD1,R3 и регулируемый делитель выходного напряжения R4,R5. Резисторы R1 и R2 обеспечивают режимы работы транзисторов по постоянному току, а конденсаторы С1,С2 фильтруют переменные составляющие выходного напряжения с частотой пульсаций. Опорное напряжение стабилитрона VD1 определяет минимальный уровень выходного напряжения. Для эффективной работы стабилизатора на коллекторе транзистора VT1 устанавливается напряжение среднее между опорным и выходным. Коэффициент стабилизации зависит от усилительных свойств транзистора VT1 и сопротивления резистора R1. Максимальный ток в нагрузке ограничен мощностью, рассеиваемой регулирующим транзистором VT3. При больших токах нагрузки коэффициент стабилизации уменьшается за счет падения напряжения на составном транзисторе VT2,VT3, в этом случае необходимо иметь запас K_СТ. не менее 20-30%.