- •Введение
- •Задание на курсовой проект
- •Оформление курсового проекта
- •Структура расчетно-пояснительной записки
- •1. Работа источника питания
- •2. Расчет стабилизаторов напряжения и выбор элементов схемы
- •2.1. Расчет стабилизатора первого канала, выбор микросхемы
- •2.2. Расчет стабилизатора второго канала, выбор стабилитрона и транзистора
- •2.3. Расчет третьего канала
- •3.1.Расчет выпрямителя первого канала
- •3.2. Выбор деталей выпрямителей
- •Выбор конденсаторов
- •4. Расчет параметров трансформатора
- •4.1. Упрощенный расчет однофазных трансформаторов
- •5. Расчет коэффициента полезного действия
- •6. Составление принципиальной электрической схемы источника питания
2.1. Расчет стабилизатора первого канала, выбор микросхемы
В последние годы широкое распространение получили микросхемы - интегральные стабилизаторы напряжения. Источники питания на их основе отличаются малым числом дополнительных деталей, невысокой стоимостью и хорошими техническими характеристиками. Это микросхемы серий 142, К142 и КР142. В состав серий входят стабилизаторы с регулирующим элементом, включенным в плюсовой провод и с фиксированным выходным напряжением. Параметры некоторых из них приведены в табл. 2, более подробные сведения можно найти в [9, 10].
Расчетная схема стабилизатора на микросхеме, который рекомендуется применить в первом канале проектируемого источника питания, представлена на рис. 2.
Исходными данными для расчета являются: напряжение на выходе стабилизатора Ud1, ток нагрузки Id1, коэффициент пульсаций напряжения Кп1.
Рис. 2. Расчетная схема стабилизатора на микросхеме
Порядок расчета стабилизатора первого канала следующий:
-по заданному напряжению Ud1 выбирается микросхема (или несколько микросхем) с соответствующим выходным напряжением;
-по заданному току Id1 проверяется, какая из выбранных микросхем более предпочтительна (IВЫХ Id1). Допустимо выбирать микросхему с наибольшим выходным током;
-для выбранной микросхемы из допустимых пределов входного напряжения выбирается входное напряжение стабилизатора UВХ1;
-выбирается значение входного тока стабилизатора Iвх1=Id1 (Iвых.мах микросхемы). При Iвх1=Id1 первый канал будет рассчитан без запаса на перегрузку, при Iвх1=Iвых. мах – с запасом. Допускается выбрать любое из этих двух значений на усмотрение студента. Собственный входной ток микросхемы можно не учитывать, так как он весьма мал (около 1 мА);
-рассчитывается коэффициент пульсаций на входе стабилизатора с учетом коэффициента сглаживания микросхемы
КР142ЕН8Б |
14,5..35 |
12 |
1,5 |
32 |
К’п1=Кп1Ксгл
К’п1 = 0.4 * 32 = 12.8%
Полученные значения UВХ1, Iвх1 и К’п1 будут использованы далее для расчета выпрямителя первого канала.
2.2. Расчет стабилизатора второго канала, выбор стабилитрона и транзистора
Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе представлена на рис. 3.
Рис. 3. Расчетная схема стабилизатора с усилителем тока на транзисторе:
для отрицательной полярности
Исходными данными для расчета являются: напряжение на выходе стабилизатора Ud2, ток нагрузки Id2, коэффициент пульсаций напряжения Кп2.
Для расчета такого стабилизатора сначала по справочнику [5, 6] или из приложения (см. табл. П1.1) выбирается тип стабилитрона с напряжением стабилизации, равным напряжению в нагрузке Uст.ном=Ud2. Для него из справочника нужно выписать значения минимального и максимального тока стабилизации Iст.мiн и Iст.мах и величину дифференциального сопротивления rст.
Тип |
Uст (В) |
Iст.мин (мА) |
Iст.макс (мА) |
rст (Ом) |
КС224Ж |
24 |
0,5 |
5,2 |
70 |
КС224Ж |
24 |
0,5 |
5,2 |
70 |
Тип транзистора выбирается по справочнику [7, 8] или из табл. П1.2, исходя из условий: Iк.мах=(1,5...3)Id2 и Uкэ.мах=(1,2...2)Ud2. Для выбранного транзистора нужно выписать значения напряжения между коллектором и эмиттером в режиме насыщения Uкэ.нас и коэффициент передачи тока базы h21Э).
Тип |
Iк.макс, А |
Uкэ макс, В |
h21Э |
Uкэ нас, В |
КТ814Г |
1,5 |
100 |
30 |
0,6 |
Затем определяют входное напряжение стабилизатора
=
Определяют сопротивление в цепи базы транзистора
.
.
Полученное значение RБ округляют до ближайшего стандартного значения из ряда Е24 (см. табл. П2.1).
Определяют входной ток стабилизатора
=
Стабилизатор с включением нагрузки в цепь эмиттера транзистора обладает свойством сглаживать пульсации напряжения в нагрузке. Коэффициент сглаживания Ксгл2 зависит от величины сопротивления в цепи базы транзистора RБ и дифференциального сопротивления стабилитрона rст и определяется по формуле:
=
Полученные значения UВХ2, Iвх2 и К’п2 будут использованы далее для расчета выпрямителя второго канала.
К’п2=Кп * Ксгл2=1.4*3.1=4%.