1.5 Выбор элементной базы

При разработке какого-либо устройства важное место занимает выбор элементной базы. Выбор ЭРЭ, должен быть сделан так, чтобы обеспечить надежную работу каждого узла и блока питания в целом. При этом выбирают элементы имеющие широкое применение и распространение в современной радиоаппаратуре, дешёвые и простые в установке.

Критерии выбора эрэ

Трансформаторы:

Трансформатор выбирается с любой конструкцией магнитопровода и количеством вторичных обмоток, с максимально высоким КПД.

Основные параметры:

1. Коэффициент трансформации – отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке;

2. КПД (коэффициент полезного действия) представляет собой отношение активной мощности на входе.

В трансформаторах малой мощности кпд составляет 60-90%

Исходя из этого, выбираем броневой трансформатор с выходным напряжением 12 В и током 0,1A.

Транзисторы:

1. По коэффициенту усиления на рабочей частоте;

2. По максимальной рассеиваемой мощности;

3. По максимально допустимому напряжению между коллектором и эмиттером (между коллектором и базой);

4. По максимальной рабочей частоте;

5. По величине входного сопротивления.

Резисторы:

1. По максимальной рассеиваемой мощности;

2. По типу проводящего слоя;

3. По максимальному рабочему напряжению;

4. По классу прочности;

5. По ТКR.

Конденсаторы:

1. По типу конденсатора;

2. По номинальному напряжению U_Н(1,3-1,5)U_РАБ;

3. По классу точности;

4. По ТКС.

Диоды:

1. По максимально выпрямляемому току;

2. По прямой рассеиваемой мощности;

3. По максимально допустимому обр. напряжению;

Для стабилитрона:

4. По напряжению стабилизации;

5. Приделом рабочего тока стабилизации.

Исходя из выше перечисленных критерий, выбираем ЭРЭ для проектируемого блока питания:

1. Транзистор: КТ815Б – h₂₁=40; P_max=10Вт; U_max=40B; f_max=3МГц; R_б=10Ом.

2. Резистор: R1– Р_ном=0,125Вт; МЛТ; резистор общего назначения;

U_max=350В±5%.

3. Конденсаторы: С1 – U_Н(1,3-1,5)U_РАБ=400В; ±0,4; ТКЕ=10^-8 1/Сº.

С2 – U_Н(1,3-1,5)U_РАБ=16В; ±0,4; ТКЕ=10^-6 1/Сº.

С3 – U_Н(1,3-1,5)U_РАБ=10В; ±0,2; ТКЕ=10^-5 1/Сº.

4. Диоды: КД208А – I_max=0,5A; P_max=60Вт; U_{обр max}=35B.

5. Стабилитрон: КС311А – U_cт=11В; I_ст=0,2А.

2 Расчетная часть

2.1 Расчет маломощного трансформатора

Расчет маломощного трансформатора осуществляется на основе методики, изложенной в [2]. Исходные данные: напряжение сети U₁ = 220 В, частота сети f = 50 Гц, параметры вторичной обмотки: U₂ = 12 В, I₂ = 0,1 А.

1. Мощность трансформатора в соответствии с формулой (1):

P_Г = U₂ ∙ I₂ (1)

P_Г =11× 0,1=1,1 Вт

По таблице 12.1 [2] выбираем сталь 1513, k_C = 0.93, В = 1,1 Тл, J = 4,8A/мм², k_O= 0.22, ή = 0.85.

2. Ток I₁ в соответствии с формулой (2) и с учётом, что cos  = 0.9:

(2)

I₁ =1,1/220×0,85×0,9=0,007A

3. Исходная расчётная величина S_CS_O в соответствии с формулой (3) определяется:

(3)

S_CS_O = =0,86 см⁴

По приложению 1 [2] согласно полученному S_CS_O выбираем магнитопровод Ш99с параметрами: а =10 мм, с =15мм, h =22,5 мм, b =10мм, S_C =0,74 см².

4. Число витков в обмотках трансформатора согласно формулам (4) и (5)

(4)

(5)

где U_1% =15, U_2% =20:

₁ = (220(1-0,15)10⁴)/(4,44501,10,74) =10442 витков;

₂ = (11 (1+0,2)10⁴)/(4,44501,10,74) =730 витков;

5. Сечение проводов обмоток в соответствии с формулой (6) определяется

q_пр = (6)

q_np1 = 0,01/4,8 = 0,002 мм²; q_np2 = 0,1/4,8 = 0,021 мм²

По найденным сечениям проводов из приложения 2 [2] для провода ПЭВ-1 находим соответствующие диаметры проводов обмоток с изоляцией. Таким образом, d₁ = 0,05 мм, d₂ = 0,35 мм.

6. Определяем возможность размещения обмоток в выбранном окне магнитопровода, для чего производим расчёты согласно формулам (7), (8) и (9)

• число витков в первичной обмотке в одном слое:

(7)

где h – высота окна магнитопровода, мм;

₁ – расстояние обмотки до ярма, обычно 25 мм;

d₁ – диаметр провода обмотки, мм.

Полученное значение округляется до ближайшего меньшего числа

• число слоёв обмотки:

(8)

Полученное значение округляется до ближайшего большего значения.

• толщина обмотки:

(9)

где - толщина изоляционной прокладки, которая применяется, если напряжение между слоями превышает 50 В ( =0,050,08 мм)

Обмотка ₁:

Число витков в одном слое обмотки:

₁₁ = (22,5 - 23)/0,05 =330

Число слоёв обмотки:

m₁ =10442/330= 32.

Толщина всей обмотки ₁ с учётом, что = 0,06:

₁ = 32(0,05+0,06) =3,85 мм.

Обмотка ₂:

Число витков в одном слое обмотки:

₁₂ = (22,5 - 23)/0,35 =47

Число слоёв обмотки:

m₂ = 730/47 =16

Толщина всей обмотки ₂ с учётом, что ₂ = 0,06:

₂ = 8(0,35+0,06) =3,28 мм.

Необходимая ширина окна определяется в соответствии с формулой (10):

(10)

где k – коэффициент разбухания обмоток за счёт неплотного прилегания слоёв, k = 1,21,3,

₂ – толщина изоляции между обмотками и стержнем, ₂ = 1,02,0 мм,

₃ – толщина наружной изоляции катушки, _3­ = 0,51 мм,

₄ – расстояние от катушки до второго стержня, ₄ = 14 мм,

_N-1,N – толщина изоляции между обмотками, она составляет 0,51 мм.

С_НЕОБ­Х = 1,2(1+3,85+0,5+3,28+0,5)+1 =11,7мм.

с ≥ С_НЕОБ­Х