Розрахунок блока живлення.

Розрахунок стабілізатора.

При побудові стабілізатора напруги на основі ІМС стабілізатора з фіксованим значенням вихідної напруги, необхідно вибрати відповідну ІМС і перевірити її на можливість застосування за напругою та на неперевищення допустимого значення розсіюваної потужності у заданих умовах. Умови завдання задовольняє ІМС типу К142ЕН9Б.

За напругою необхідно забезпечувати виконання умов:

U_вх.max < U_{вх max доп},

де U_{вх max доп}- максимально допустима вхідна напруга ІМС;

U_{вх min}- U_вих > U_{IMC min}.

Оскільки:

U_{вх max} = 40В < 45В = U_{вх max доп},

28-24 = 4В > 2,5В = U_{IMC min},

то за напругою дана ІМС відповідає умовам завдання.

Перевіримо можливість застосування ІМС К142ЕН9Б за потужністю, якщо її струм навантаження становить:

 

I_н = P_Н / U_вих = 5/28 = 0,180 А,

а максимальне падіння напруги на ній за формулою дорівнює:

U = 40-28 = 12В.

Тоді P_IMC = 12-0,18 =2,16 Вт. Оскільки Р_ІМС =2,16 Вт < 5 Вт, то ІМС у даному разі потрібно використовувати з тепловідводом.

Електричну принципову схему отриманого стабілізатора з фіксованою вихідною напругою наведено на рис. 3.

Рисунок 3 - Стабілізатор напруги на ІМС К142ЕН9Б.

Схема електрична принципова

 

Розрахунок випрямляча.

 

Визначимо орієнтовні значення параметрів вентилів та габаритну потужність трансформатора.

Для цього необхідно задати значення допоміжних коефіцієнтів В, D і F. Для мостової схеми їх вибирають у інтервалах:

B = 0,95…1,1;D = 2,1…2,2; F = 6,8…7,2.

Нехай В = 0.95; D = 2,15; F = 7,0.

Тоді амплітуда зворотної напруги на вентилі становитиме:

U_BT = l,5U_d=l,5*28 = 42B. Середнє та амплітудне значення струму через вентиль відповідно:

I_a = ;

I_am = I_d*0,5F.

Отже I_a = = 0,25 A;

I_am = 0,5*0,5*7 = 1,75 A.

Габаритну потужність трансформатора визначимо як:

S_TP = U_dI_d*0,707 BD = 28*0,5*0,707*1*2,15 = 21,3 B A.

За визначеним значенням габаритної потужності з довідника вибираємо трансформатор ТА55 з умови S_TP > 21,3 В А:

S_T = 40 ВА.

Вибираємо тип вентилів за довідником. При цьому необхідно забезпечити виконання умов:

U_{зв max} > U_вm;I_{a max} > I_a; I_{am max} = I_a > I_am.

У якості вентилів вибираємо кремнієві діоди типу КД205К, що мають такі параметри:

U_{зв max} = 100 В > 52,5 В;

I_{a max} = 0,7 A > 0,25 A;

I_{am max} = I_am = *0,7 = 2,2 A > 1,75 A;

U_np = 1 В.

Знаходимо опір діода у провідному стані:

R_np = ; r_np = = 1,4 Ом.

Діюче значення напруги вторинної обмотки трансформатора становить:

U₂ = BU_d; U₂ = 1*30 = 30 В.

Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора:

I₂ = 0,707DI_d = 0,707*2,15*0,5 = 0,76 A.

Повна потужність вторинної обмотки трансформатора:

S₂ = 0,707BDI_dU_d = 0,707*1*2,15*0,5*30 = 22,7 BA.

Діюче значення струму первинної обмотки трансформатора:

I₁ = I₂n,

 

де n = U₂/U₁ – коефіцієнт трансформації трансформатора (U₁ = U_м)_.

n = = = 0,14;

I₁ = 0,76*0,14 = 0,11 A.

Повна потужність первинної обмотки трансформатора:

S₁ = 0,707BDI_dU_d = U₁I₁ = 220*0,11 = 24,2 BA.

Уточнимо повну (габаритну) потужність трансформатора:

S_Т = ;

S_Т = = 22 Вт < 40 Вт.

Уточнимо значення параметрів діода:

U_вm = 1,41 BU_d;

U_вm = 1,41*1*30 = 42,4 В < 100 В;

I_a = I_d/2 = 0,25 A < 0,7 A;

I_am = 0,5FI_d = 0,5*7*0,5 = 1,75 A < 2,2 A.

Отже, тип діода вибрано правильно. Знаходимо величину ємності конденсатора фільтра:

C = = 324,3 мкФ.

Із довідника вибираємо конденсатор типу К50-7 ємністю 500 мкФ і на

напругу U= 160 В > 2 U₂ = 1,41*30 = 42,4 В.

Знаходимо значення напруги холостого ходу випрямляча:

U_dX.X. = U_2m = U₂ = 1,41*30 = 42,4 В.

Знайдемо величину активного опору обмоток трансформатора:

де k_r - коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення: для мостової схеми k_r = 3,5; В_т - амплітуда магнітної індукції у магнітопроводі трансформатора, Тл; S - число стержнів трансформатора, на яких розміщено обмотки: для броньового трансформатора із Ш-подібними пластинами магнітопроводу S=1.

R_T = = 3 Ом.

У загальному випадку:

r = r_Т + n_q r_пр

де n_q - кількість послідовно увімкнених і одночасно працюючих вентилів, для мостової схеми n_q = 2; гnр - опір діода у провідному стані:

r_np = = 1,4 Ом.

г = 3 + 2*1,4 = 4,4 Ом;

Величина струму короткого замикання становить:

I_dK.З. = = 9,6 A.

Величина внутрішнього опору випрямляча становить:

Ом.

Знайдемо величину к.к.д. випрямляча:

де Р_T - втрати потужності у трансформаторі з к.к.д. ή_T= 0,92; Р_в - втрати потужності у одночасно працюючих діодах: n_q = 2.

Втрати потужності у трансформаторі:

Р_T = S_T (1 - η _T) = 21,3(1 - 0,92) = 1,7 ВА..

Втрати потужності у діодах:

P_В = I_аU_прn_q = 0,25·1·2 = 0,5 ВА.

Тоді

Електричну принципову схему розрахованого випрямляча наведено на рис 4.

Рисунок 4 - Однофазний мостовий випрямляч з ємнісним фільтром.

Схема електрична принципова

З Моделювання пристрою

Для моделювання роботи даного пристрою скористаємось програмним комплексом Electronics Workbench. Складемо електричну схему підсилювача і подамо на вхід, від генератора, сигнал з частотою 1кГц і амплітудою яка вказана в завданні. Щоб простежити за змінами сигналу на вході і на виході, приєднаємо на вхід і на вихід осцилограф. Покази осцилографа на вході і на виході зображено на рис. 4.1, 4.2.

Рис.4.1. Осцилограми вхідної і вихідної напруги 1 каскаду

Рисунок 4.2 - Осцилограма вхідного і вихідного сигналів З рисунка видно, що вихідний сигнал потужніший ніж вхідний. Отже, підсилювач працює добре.

Висновки

Дана курсова робота являє собою повний розрахунок підсилювача низької частоти.

У ході роботи виконаний повний електричний розрахунок підсилювача. У схемі кінцевого каскаду для завдання робочої напруги використаються дільник напруги, діод у прямому включенні, комплементарні транзистори, що дає можливість здійснити роботу схеми від одного джерела. Щоб забезпечити роботу каскадів посилення потужності використано попередні каскади посилення потужності. У цих каскадах враховано вплив вхідного опору наступного каскаду. Для зменшення нелінійних викривлень уведено негативний зворотний зв'язок.

Для полегшення розрахунку й проектування в якості вхідного каскаду використана мікросхема.

Спроектований підсилювач повністю задовольняє вимозі технічного завдання й конструктивно може бути виконаний на друкованій платі.

Список використаної літератури

1. Колонтаєвський Ю.П.., Сосков А.Г. Промислова електроніка та мікро схемотехніка: теорія і практикум: Навч. посіб./за ред. А.Г.Соскова. – К.:Каравела, 2004.- 432с

2. Бабич М.П., Жуков І.А. Комп’ютерна схемотехніка: Навчальний посібник.- К.:МК-Прес, 2004.-412с

3. Схемотехніка електронних систем. Цифрова схемотехніка. Підручник / В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я Жуйкою та ін.-К.:Вища школа, 2004.-423с.

4. Буняк А.М. Електроніка та мікро схемотехніка. Навчальний посібник.- Київ -Тернопіль: СМП ”Астон”,2001.- 382с.

5. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, комутационные устройства РЭА: Справочник./ Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок. – Мн.:Беларусь, 1994.- 591с.

6. Стахів П. Г., Коруд В. І., Гамола О. Є. Основи електроніки: функціональні елементи та їх застосування. Підручник для студентів неелектротехнічних спеціальностей вищих навчальних закладів. — Львів: «Новий Світ—2000»; «Магнолія плюс».—2003. —208 с.

7. Гусев В.Г. Гусев Ю.М. Электроника. – М,: Высшая школа, 1991.

8. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2 т. – М.: Мир, 1984.

9. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. - В 2т. - К.: Выща школа, 1989.

10. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника.- М.: Мир, 1993.

11. Токхейм Р. Основы цифровой электроники.- Мир, 1989.

12. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. – Челябинск: Металлургия, 1989.

13. Янсен Й. Курс цифровой электроники: В 4-х т. М.:Мир,1987.

14. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Электронные устройства информационной автоматики. Под общ. Ред. А.А Краснопрошиной.-К.:ВШ, 1989.- 432 с.

Позначення	Назва	Кількість
	Резистори
Rl	8,5kOm
R2	l,3kOm
R3,R5	1,2kOm
R4	0,25kOm
R6,R8,R12,R13	22kOm
R7	680kOm
R9	47kOm
RIO	27kOm
Rll	lOKom
	Конденсатори
C1,C2	0,68мФ х 250В
C3	100мФх6,ЗВ
C4,C12	22мФ х 25В
C5	0,47мФ
C6,C7	10мФх25В
C8,C9	0,1мФх50В
C10,C11	1000мФх50В
	Мікросхема
DAI	TDA7294
	Діод
VD1	КД522
	Транзистор
VT1	КТ502В