Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

Кафедра Систем Автоматизированного Проектирования (САПР)

Пояснительная записка к курсовой работе

по схематехнике

«Проектирование интегрального стабилизатора напряжения»

Выполнил:

Гр.

Проверил:

Санкт-Петербург

2003

Техническое задание

Параметры к курсовому проекту (10 вариант)
Номинальное Выходное напряжение Uвых, В -	5
Максимально допустимый ток нагрузки Iн max, A -	3
Падение напряжения вх/вых , не более Uвх-вых, В -	2.5
Диапазон допустимых входных напряжений Uвх. min, B- Uвх. max, B-	7.5 13
Ток потребления в режиме Х.Х, Не более Iпотр.,мА -	20
Коэффициент стабилизации, не менее КОТ -	5x104
Выходное сопротивление не более Rвых, Ом -	5x10-2
Относительная температурная нестабильность выходного напряжения , не более %/С -
Коэффициент сглаживания пульсаций , не менее Дб
Диапазон рабочих температур-	-

1. Общие сведения

1.1. Понятия об источниках вторичного электропитания (ивэп)

ИВЭП как правило преобразует напряжение сети в стабилизированное низковольтное напряжение с малой пульсацией. Это обусловлено тем, что большинство электронных устройств и приборов питается от стабилизированного постоянного напряжения.

Традиционная структура ИВЭП:

1. силовой понижающий трансформатор, преобразующий высоковольтное переменное напряжение в низковольтное переменное напряжение;

2. выпрямитель и фильтр, преобразующие низковольтное переменное напряжение в низковольтное постоянное напряжение со сравнительно большой пульсацией.

3. – стабилизатор постоянного напряжения, стабилизирующий выходное напряжение при изменении напряжения сети и тока нагрузки ИВЭП.

Основной недостаток  большие габариты и вес силового понижающего трансформатора, что обусловлено его работой на низкой частоте (50 Гц)

От этого недостатка свободна другая структура ИВЭП (перспективная):

1. входной выпрямитель, преобразующий высоковольтное переменное напряжение в высоковольтное постоянное напряжение со сравнительно большой пульсацией;

2. высоковольтный стабилизатор постоянного напряжения, стабилизирующий высокое постоянное напряжение, уменьшая пульсацию;

3. преобразователь высокого постоянного напряжения в низкое переменное напряжение, как правило, прямоугольной формы;

4. выходной выпрямитель и фильтр;

5. выходной стабилизатор постоянного напряжения;

В перспективной структуре (рис.2), также как и в традиционной (рис.1), в преобразователе напряжения (3 - рис.2) есть силовой понижающий трансформатор, но его габариты и вес в десятки раз меньше. Это обусловлено его работой на высокой частоте (50-100 кГц), для чего и осуществляется двойное преобразование переменного напряжения в постоянное.

2. Стабилизаторы постоянного напряжения, их параметры

СН – электронное устройство, которое стабилизирует напряжение на его выходе U_вых при изменении в широких пределах входного напряжения U_вх и тока нагрузки I_н.

Схема СН:

Рис. 3

Нестабильность входного напряжения U_вх обусловлена нестабильностью напряжения в сети, нестабильность тока нагрузки I_н – изменением сопротивления нагрузки R_н в процессе эксплуатации.

Основные параметры СН:

1. U_вых – выходное номинальное напряжение (напряжение стабилизации);

2. I_н.макс – максимальный ток нагрузки (СН должен стабилизировать выходное напряжение с заданной точностью при изменении тока нагрузки от 0 до I_н.макс );

3. k_ст – коэффициент стабилизации СН:

k_ст =(∆U_вх/∆U_вых)*(U_вых / U_вх)=(1/k_u)* (U_вых / U_вх),

U_вх=0.5(U_вх.мин+ U_{вх.макс}),

k_u – коэффициент передачи СН как четырехполюсника по напряжению;

∆U_вх, ∆U_вых – приращения напряжений;

U_вх, U_вых – постоянные составляющие;

U_вх.мин, U_{вх.макс} – минимальное и максимальное входные напряжения;

4. R_вых – выходное сопротивление СН:

R_вых =∆U_вых/∆I_н;

5. γ_т - абсолютный температурный дрейф выходного напряжения:

γ_т= ∆U_вых/∆Т [мкВ/С];

6. α_т – относительный температурный дрейф выходного напряжения:

α_т=∆U_вых/(∆Т* U_вых)*100% [ %/С].

СН подразделяются на:

1. параметрические (η=0,2-0,4; I_н.макс=10-100 мА):

Их действие основано на нелинейности кремниевых стабилитронов или диодов.

2. компенсационные непрерывные (η=0,6-0,8; I_н.макс= сотни мА) :

Их действие основано на общей отрицательной обратной связи (ООС), стабилизирующей напряжение на выходе СН. Регулирующий элемент (РЭ) в этих СН работает в непрерывном (активном) режиме, поэтому на нем рассеивается достаточно большая мощность.

3. импульсные (η=0,9-0,97; I_н.макс= единицы-десятки мА)

В этих СН РЭ работает в ключевом режиме, поэтому на нем рассеивается небольшая мощность. Напряжение на выходе поддерживается постоянным за счет вариации относительной длительности включения и отключения состояния РЭ.