Методика расчета
1. Выбрать необходимый стабилитрон из следующих условий и .
2. Задаться коэффициентом стабилизации из диапазона значений . Если , то ; если , то .
3. По заданному значению и выбранному значению рассчитать допустимую амплитуду пульсаций на входе стабилизатора ;
4. Рассчитать сопротивление гасящего резистора , обеспечивающего требуемый коэффициент стабилизации ;
5. Выбрать рабочий ток стабилитрона ;
6. Вычислить ток гасящего резистора ;
7. Рассчитать сопротивление нагрузки ;
8. Определить необходимое постоянное напряжение на входе стабилизатора ;
9. Рассчитать температурный уход выходного напряжения стабилизатора при изменении температуры на .
10. Следующие параметры стабилизатора напряжения являются исходными для расчета выпрямителя:
; ; .
11. Определить необходимую амплитуду входного напряжения для выпрямителя:
, где — падение напряжения на прямосмещенном диоде выпрямителя. При расчетах можно принять . В случае мостовой схемы выпрямителя необходимо учесть, что последовательно с нагрузкой и источником сигнала включено два выпрямительных диода. Округлить полученное значение в большую сторону до ближайшего целого значения, выраженного в вольтах.
12. Рассчитать емкость конденсатора C на выходе выпрямителя. Частоту входного напряжения принять .
13. Определить амплитуду обратного напряжения на диоде выпрямителя.
14. Выбрать необходимый выпрямительный диод с учетом соотношений , .
Результаты расчета выпрямителя свести в таблицу 4.
Таблица 4
Параметры стабилизатора напряжения
Тип стабилитрона |
, В |
, мВ |
, В |
, мВ |
, мВ |
, мA |
, мA |
|
, Ом |
, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 5
Параметры выпрямителя напряжения
Тип диода |
С, мкФ |
, В |
, В |
|
|
|
|
2. Пользуясь программой OrCAD, выполнить моделирование разработанного устройства и сравнить результаты моделирования с результатами расчетов.
2.1. Нарисовать схему рассчитанного стабилизатора напряжения (рис. 2), провести анализ по постоянному току для различных значений напряжения входного источника (DC Sweep) и определить, в каком диапазоне входных напряжений схема будет работоспособна. В качестве входного источника использовать источник постоянного напряжения (VDC) и установить диапазон изменения его напряжения от 0 до .
Вывести график зависимости и определить работоспособность схемы по выполнению условия .
Изменить значение (увеличить, уменьшить) в два раза и вывести графики зависимостей .
Как изменится диапазон рабочих входных напряжений стабилизатора при увеличении (уменьшении) ?
2.2. Нарисовать схему рассчитанного источника стабилизированного напряжения, изображенную на рис. 1а или рис. 1б, в зависимости от схемы выпрямителя и провести анализ во временной области (Transient). В качестве входного источника использовать источник синусоидального напряжения (Vsin) и установить его параметры, как показано в таблицу 6.
Таблица 6