6 Расчет усилителя

Статический коэффициент привода определяется выражением:

где .

Отсюда

.

Выбираем полумостовой усилитель мощности.

Рисунок 5 – Полумостовой усилитель мощности

Рассчитаем максимальное напряжение между коллектором и эмитером.

.

Рассчитаем максимальный ток коллектора.

.

Выбираем транзистор, параметры которого больше или равны найденным значениям тока и напряжения. Возьмем транзистор 2ТК235–40–2.

Выбранный транзистор обладает следующими параметрами:

• ток коллектора, 24 А;

• напряжение 180 В;

• мощность на коллекторе, 5 МВ;

• коэффициент передачи, 10;

• структура .

Выполним проверку выбранного транзистора по мощности. Построим нагрузочную кривую и кривую мощности.

Уравнение кривой мощности: .

Рисунок 6 – Кривая мощности и нагрузочная кривая

Нагрузочная кривая не пересекает кривую мощности. Следовательно, выбранный транзистор по мощности проходит.

Определим ток базы для выбранного транзистора.

Операционный усилитель необходимо выбрать таким, чтобы его выходной ток был больше или равен току базы транзистора ().

Данному условию удовлетворяет операционный усилитель (ОУ) К157УД1, выходной ток которого равен .

Параметры ОУ К157УД1:

• коэффициент усиления, К 50000;

• напряжение питания, 15 В;

• потребляемый ток, 9 мА;

• напряжение на выходе, 12 В;

• частота работы, 0,5 МГц;

• входной ток, 500 нА.

Напряжение питания двигателя не значительно превышает напряжение питания ОУ . Выясним, нужен ли ОУ отдельный источник питания.

Рисунок 7 – Фрагмент усилителя следящего привода

Стабилитрон выбирают с напряжением стабилизации, равным напряжению питания ОУ. Ток стабилитрона выбирается исходя из условия:

(5)

Тогда

(6)

Должно выполняться условие:

(7)

Ток балластного резистора больше тока стабилизации. Условие (7) не выполняется; следовательно, ОУ нуждается в отдельном источнике питания напряжением ±15 В.

Определим значения входного сопротивления и сопротивления обратной связи ОУ . Зададимся значением из условия:

Тогда .

Сопротивление обратной связи определяется выражением

.

7 Замечание

Так как измерителем рассогласования является СКТ, а исполнительный двигатель – двигатель постоянного тока, то необходимо между ними применить фазо-частотный выпрямитель (ФЧВ).

Эта необходимость следует из того, что СКТ питается от источника питания переменного тока, а исполнительный двигатель – от источника постоянного тока. Схема ФЧВ изображена на рисунке 8.

Рисунок 8 – Схема ФЧВ

Чтобы данный ФЧВ не влиял на привод, его передаточная функция должна быть равна 1. Для этого необходимо, чтобы все резисторы, входящие в ФЧВ, имели одинаковое значение. Пусть значения этих резисторов рано 3 кОм.

Данный ФЧВ может быть выполнен на операционных усилителях К140УД6.

Схема электрическая принципиальная следящего привода приведена в приложении А.