2.4. Источник питания

Системы электропитания представляет собой комплекс элементов, необходимых для преобразования электрической энергии к виду, который обеспечивает нормальную работу устройства. Для питания устройства требуется постоянный ток, для этого применяют выпрямительное устройство.

В общем случаи выпрямитель состоит из четырёх основных узлов – трансформатора, вентильного комплекта, сглаживающего фильтра и стабилизатора напряжений. Трансформатор предназначен для преобразования напряжения сети переменного тока в напряжение, необходимое для питания устройства, а также для гальванической развязки цепи выпрямленного тока с питающей сетью. Вентили преобразуют напряжение переменного тока в пульсирующее, пропуская ток только в одном направление. Сглаживающий фильтр уменьшает пульсации выпрямленного напряжения.

Напряжение промышленных сетей переменного тока, питающих выпрямительные установки, изменяется в пределах от номинального значения. А для нормальной работы устройств изменение напряжения электропитания не должно превышатьсвоего номинального значения. Для уменьшения влияния дестабилизирующих факторов применяют стабилизаторы.

Общая схема источника питания приведена на рисунке 4.

Рис. 3. Принципиальная схема источника питания

Выберем остаточное напряжение коллектор – эмиттер регулирующего транзистора .Тогда напряжение на выходе выпрямителя .

Найдем амплитуду пульсаций выпрямленного напряжения. Напряжение пульсаций на конденсаторе фильтра выпрямителя берется в пределах 5 – 10 % от, т.е.. Определим емкость фильтрующего конденсатора:

, где

- среднее значение тока на нагрузке;

- амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения.

Таким образом, получим

мкФ

Выберем конденсаторы по стандартному ряду Е6: = 680 мкФ.

Рассчитаем минимальное напряжение на вторичной обмотке трансформатора:

, где

В. - выходное напряжение источника питания;

= 1,4 В. – падение напряжения на диодном выпрямительном мосте;

= 2 В. – остаточное напряжение на стабилизаторе;

= 2,4 В. – амплитуда пульсаций выпрямленного напряжения.

Тогда получим, .

Номинальное напряжение на вторичной обмотке:

В.

Максимальное напряжение на вторичной обмотке:

Напряжение вторичной обмотки:

Ток вторичной обмотки А. Мощность, выделяемая во вторичной обмотке: Вт.

По полученным данным выберем трансформатор ТПП270 [5]:

Тип и размеры сердечника:	ШЛМ 25x32 (мм)
Мощность:	31 Вт
Ток первичной обмотки:	0,340/0,190 (А)
Ток вторичной обмотки:	0,690 (А)
Напряжение вторичных обмоток 11-12 и 13-14	10 (В)
Напряжение вторичных обмоток 15-16 и 17-18	10 (В)
Напряжение вторичных обмоток 19-20 и 21-22	2,5 (В)

Выберем выпрямительный мост:

Для расчета выпрямителя, работающего на емкостной фильтр, вычислим номинальное выпрямленное напряжение В.

Ток нагрузки А. Выбор моста осуществляется по среднему выпрямленному токуи амплитуде обратного напряжения. Для однофазной мостовой схемы выпрямления:

В.

А.

Выберем выпрямительный мост КЦ410Б. Его параметры

Максимальное обратное напряжение:	100 (В)
Максимальный прямой ток:	3 (А)

Выберем стабилизатор напряжения:

В качестве стабилизатора напряжения выбираем микросхему К142ЕН15А, это регулируемый двуполярный стабилизатор напряжения. Для увеличения выходного тока источника питания используем стандартную схему включения стабилизатора К142ЕН15А с использованием биполярных транзисторов (схему с увеличением выходной мощности).

Параметры микросхемы:

Выходное напряжение:	8-23 (В)
Выходной ток:	1 - 100 (мА)
Теплосопротивление:
Мощность рассеивания:	20 (Вт)

Схема включения микросхемы изображена на рисунке 4:

где - резистор регулировки выходного напряжения,- резистор балансировки выходного напряжения.- сопротивления, обеспечивающие режим х.х. микросхемы.

Рассчитаем параметры схемы включения стабилизатора. По умолчанию данная схема имеет следующие параметры:

мкФ;

мкФ;

;

.

В качестве резисторов ,,ивыбираем резисторы мощностью 0.125 Вт. Также выберем конденсаторынФ, имкФ.

Выбираем мощный транзистор для стабилизатора. По расчету транзистор должен иметь параметры:

Выбираем в выходных каскадах стабилизаторов те же транзисторы, что и в усилителе мощности, т. е. КТ853А, КТ829А. Площадь теплоотвода найдем по методике, описанной ранее, тогда кв.см. Выберем теплоотвод площадью 12 кв.см.

Предохранитель FU1 должен сохранять свою работоспособность при токе, в 2 раза превышающем ток первичной обмотки трансформатора. Такому условию будет удовлетворять предохранитель на 0,5 А.

Ключ в схеме используется для включения и выключения прибора. По размерам он должен быть сопоставим с самим прибором и должен коммутировать переменные токи, превышающие ток первичной обмотки. Таким требованиям соответствует кнопочный переключатель ПКн43. Его параметры следующие [5]:

коммутируемая мощность Вт/;

диапазон коммутируемых токов: постоянный , переменный;

диапазон коммутируемых напряжений: постоянное , переменное.

максимальное число коммутаций .