2.5 Розрахунок імпульсного стабілізатора на основі мікросхеми к142еп1

Поява інтегральних мікросхем, що спеціально розроблені для ІСН (типа К142ЕП1) та містять декілька функціональних вузлів, дозволяє підвищити надійність та покращити масогабаритні показники ІСН.

На рис.2.22 наведена схема ІСН понижувального типу з вико-ристанням в схемі управління мікросхем К142ЕП1 [7, 7. стор. 342].

Вихідними даними для розрахунку ІСН можуть бути: напруга і межі її зміни , внутрішній опір джерела постійної напруги ; номінальна вихідна напруга стабілізатора та припустимі межі його регулювання ± ; максимальний та мінімальний струми навантаження; припустима амплітуда пульсацій вихідної напруги стабілізатора ; коефіцієнт стабілізації та внутрішній опір ; макси­мальний температурний вхід напруги на навантаженні; граничне значення температури навколишнього середовища та .

Рис. 2.22. Схема стабілізатора понижувального типу з мікросхемою К142ЕП1.

Як регулюючий елемент використовується складений транзистор VТЗ, VТ4 (якщо та =1..З А, як VТЗ і VТ4 можуть бути застосовані транзистори КТ803А і КТ630Б). Силова частина стабілізатора (транзистори VТЗ, VТ4, діод VD3, дросель L і конденсатор ) може бути розрахована за методикою, викладеною в [7, §8.3].

1. Задаємо частоту перетворення – =2010³ Гц, Гц і беремо =0,85... 0,95, де - коефіцієнт корисної дії стабілізатора.

2. Визначаємо мінімальне і максимальне значення відносної тривалості (коефіцієнт заповнення) імпульсу напруги на вході фільтра:

(2.8)

(2.9)

3. З умови збереження режиму неперервності струмів дроселя розрахуємо його мінімальну індуктивність:

, (2.10)

дє розрахована за (2.8), виражається в генрі (Гн), - в вольтах, - в амперах, - в герцах (Гц).

4. Розраховуємо добуток за заданим значенням пульсації напруги в навантаженні:

(2.11)

5. Знаючи величину і добуток , визначаємо значення (мкФ) з формул (2.10)і (2.11).

6. Розраховуємо амплітуду струму через конденсатор (для релейних схем стабілізаторів ) :

(2.12)

Діючий струм через конденсатор

,

де обчислюється за (2.12).

7. Визначаємо середнє і граничне значення струму, який протікає через дросель, при і :

(2.13)

8. Задаємося значенням =(1,2...2) і з врахуванням частоти перетворення вибираємо (або перевіряємо вірність вибору) регулюючий транзистор за струмом та напругою:

,

,

(струми і визначаються за (2.13)).

Для транзистора КТ803А із довідникових даних 10 А; 60 В.

9. Вибираємо імпульсний діод з врахуванням частоти перетворення по прямому струму і зворотній напрузі:

1. Втрати потужності на транзисторі VТЗ визначаються в основному втратами в режимі насичення і динамічному (в момент переключення). Оскільки P_НАС>>P_Lmax то обмежимось розрахунком :

,

де — потужність, яка виділяється в колекторному переході в режимі насичення; напруга колектор-емітер в режимі насичення (за довідником =2,5 В для КТ803А)).

11. Визначаємо величину резистора, підключеного до бази транзистора і потрібного для подачі відкриваючого струму в складений транзистор:

де , - напруга між емітером і базою транзисторів VТЗ і VТ4 відповідно 4 В; 0.85 В); — мінімальні коефіцієнти підсилення струму для схем включення з загальним емітером для транзисторів VТЗ і VТ4 відповідно, (h_21E3min=10, h_21E4min=80); I_k max – максимальний колек­торний струм VT3=10 А.

Транзистори VТІ, VТ2 і VТ5 та резистори R1, R2, RЗ, R4, R5 вибирати не слід. Транзистор VТ2 служить для фіксованого запирання складеного транзистора шляхом подачі закриваючого струму від допоміжного джерела напруги через резистор RЗ і насичений транзистор VТ2. Транзистор VТ5 необхідний для подачі напруги на мікросхему.

12. Виберемо конденсатори СІ, С2, СЗ. Конденсатори СІ і С2 служать для фільтрації напруг і вибираються в межах від 2 до 5 мкФ. СЗ необхідний для виключення самозбудження мікросхеми і підбирається експериментально в межах

1000-5600 пФ.

13. Величину опорів резисторів R7 і R8 вибираємо відповідно 3 кОм та 10кОм.

14. Визначаємо величини резисторів R9, R10, , які входять в вихідний дільник. Загальний струм дільника 1,5 мА [7], а напруга на резисторі R9 повинна регулюватися в межах від 1,5 до 3В (при відключеному виводі 13 мікросхеми). Із параметрів мікросхеми К142ЕПІ відомо, що джерело внутрішньої опорної напруги В. Тоді загальний опір дільника дорівнює:

.

Опір R9 може бути визначений за законом Ома:

.

Приймемо, що кОМ, тоді кОМ.

Оскільки в даній схемі відсутній задаючий генератор, то ІСН працює в релейному режимі.