Расчет блока питания

Блок питания предназначен для качественного энергопитания всех элементов данного генератора и усилителя мощности. В него входят следующие элементы: понижающий трансформатор, выпрямительные устройства, сглаживающие фильтры и стабилизаторы напряжения. Для нашего генератора возьмём двухполупериодный выпрямитель, диоды которого включены по мостовой схеме

Расчет стабилизатора ±35в

Для стабилизации напряжения ±35В воспользуемся схемой последовательного транзисторного стабилизатора с усилителем в цепи обратной связи. В этой схеме транзистор VT26(VT28) является одновременно сравнивающим и усилительным элементом, а транзистор VT25(VT27) выполняет функции регулирующего элемента.

Выходные параметры:

U_СМ=35  2 В, I_Н =1А

Определение номинального U_ВХ:

U_ВХmin = U_ВЫХ + U_ВЫХ + 5 + 1 = 43 В; U_{ВХ ном} 45 В,

U_{ВХ max}= 1,1* U_Вхmin=47,3 В,

I_ВХ = 1,15 * I_Н =1,15 А,

К_п = U_{ВХ max}/ U_ВХ = 1,051.

Для транзисторов VТ25, VТ27:

U_КБО= 7,3 В, I_Кmax= 1,15 А, P_K = 8,395 Вт

Выбираются

VТ25 - КТ639А (U_КБО= 45 В, I_Кmax= 2 А, P_K =12,5 Вт),

VТ27 - КТ704А (U_КБО= 45 В, I_Кmax= 2,5 А, P_K =15 Вт).

Определим R₄₉,R₅₀:

R₅₀=(U_ВЫХ - U_CM)/5 мА =1600 Ом,

тогда R₄₉ при напряжении

В

и при токе 5 мА R₄₉=1,8 кОм.

Исходя из полученных результатов выбирается:

VT26 - КТ3102Д (U_КБО=30 В, I_Кmax=100 мА),

VT28 - КТ3107Г (U_КБО= 30 В, I_Кmax=100 мА).

Для регулировки выходного напряжения необходимо рассчитать цепь R₅₁ R₅₂ R₅₃:

Принимается R₅₂ = 100 Ом. Падение напряжения на R₅₁ R₅₃ должно быть: на R₅₁ - 27 В, на R₅₃ - 8 В.

Ток в цепи зададим 10 мА, тогда: R₅₁ = 2,7 кОм, R₅₃ = 0,75 кОм.

Аналогично рассчитывается отрицательное плечо.

Расчет стабилизатора ±15в

Для питания ±15В возьмем микросхему К142ЕН6А, представляющую собой интегральный двуполярный стабилизатор напряжения с фиксированным выходным напряжением 15 В. Номиналы емкостей берутся, исходя из рекомендации по включению К142ЕН6А:

С10, С13=500 мкФ; С11,С12=0,1 мкФ; С14,С15=10 мкФ. U_{ВХ ном} 20 В;

Расчет выпрямителя ±35в

1. Определим переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:

U₂ = B U_н=1,7*45=76,5,

где U_н - постоянное напряжение на нагрузке, В; В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяется по табл.).

2. По току нагрузки определим максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

I_д = 0,5 С I_н=0,5*1,8*1=0,9,

где I_д - ток через диод, А; I_н - максимальный ток нагрузки, А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяется по табл.).

3. Подсчитаем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

U_обр = 1, U_н=1,5*45=67,5,

где U_обр - обратное напряжение, В; U_н - напряжение на нагрузке, В.

4. Выберем диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные (KЦ412Б).

5. Определим емкость конденсатора фильтра:

С8=3200 I_н / U_н K_п=91,42,

где С_ф - емкость конденсатора фильтра, мкФ; I_н - максимальный ток нагрузки, A; U_н - напряжение на нагрузке, В; K_п - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения.

Возьмем С8=100 мкФ.

6. Определяют значение тока, текущего через вторичную обмотку трансформатора:

I₂ = 1,5 I_н,=1,5,

где I₂ - ток через обмотку II трансформатора, А; I_н максимальный ток нагрузки, А.

7. Определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

P₂ = U₂ I₂=1,5*76,5=114,75,

где P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В; I₂ - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.

8. Подсчитывают мощность трансформатора:

P_тр = 1,25 P₂=143,4,

где P_тр - мощность трансформатора, Вт; P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.

9. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:

I₁ = P_тр / U₁=0,65,

где I₁ - ток через обмотку I, А; Р_тр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт; U₁ - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

10. Рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:

S = 1,3 P_тр0,8,

где S - сечение сердечника магнитопровода, см²; Р_тр - мощность трансформатора, Вт.

11. Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:

w₁ = 50 U₁ / S13000,

где: w₁ - число витков обмотки; U₁ - напряжение на первичной обмотке, В; S - сечение сердечника магнитопровода, см².

12. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

w₂ = 55 U₂ / S5000,

где w₂ - число витков вторичной обмотки; U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В; S - сечение сердечника магнитопровода, см².

13. Определяют диаметры проводов обмоток трансформатора:

d = 0,02 I=0,03,

где d_x - диаметр провода , мм; I - ток через обмотку, А.