Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет стабилизаторов напряжения постоянного тока

Схема и расчет стабилизаторов напряжения

Обычно стабилизаторы ИВЭ выполняются по компенсационной схеме с мощным составным транзистором в качестве регулирующего элемента. В качестве усилителя сигнала ошибки могут использоваться как отдельные транзисторы, так и ИМС, (либо операционные усилители, либо интегральные стабилизаторы). В техническом задании могут быть оговорены типы применяемых усилителей.

Стабилизатор включает в себя следующие структурные элементы:

1 — регулирующий элемент;

2 — усилитель сигнала ошибки;

3 — источник опорного напряжения;

4 — схема защиты от перегрузок;

5 — выходной делитель напряжения.

Расчет ИВЭ необходимо начинать со стабилизатора в соответствии с заданными параметрами выходного тока и напряжения, затем по результатам расчета определяются параметры и рассчитываются фильтр, выпрямитель, типовая мощность и вторичное напряжение трансформатора.

Исходными параметрами для расчета ИВЭ являются напряжение и ток в нагрузке UН., IН., коэффициент стабилизации KСТ., а также коэффициент пульсаций выходного напряжения KП. ВЫХ. Результатом расчета стабилизатора станет его входное напряжение UВХ. СТ. и коэффициент пульсаций входного напряжения KП. ВХ., которые будут служить исходными данными для расчета фильтра. В свою очередь, после расчета фильтра, станут известны величины средневыпрямленного напряжения Uо, которое необходимо получить от выпрямителя. По результатам расчета выпрямителя определяется типовая мощность трансформатора

Расчетная часть

Согласно схеме (приложение 2) находим наименьшее напряжение на выходе стабилизатора:

U вх min = Uн + Uкз min = 15 + 4 = 19 B,

где Uкз min – минимальное напряжение на регулирующем транзисторе VT3.

Исходя из того, что VT3 предположительно кремневый, то Uкз min выбираем в пределе 3..5 В.

Учитывая нестабильность входного напряжения на входе стабилизатора ±10%, находим среднее и максимальное напряжение на входе стабилизатора:

U вх сер = U вх min / 0.9 = 19 / 0.9 = 21 В ,

U вх max = 1.1 U вх сер = 1.1 19 = 20 В .

Определяем максимальное значение на регулирующем транзисторе

Мощность, которая рассеивается на коллекторе транзистора VT3, равняется

По полученным значениям Uк3 max , Iн , Р3 выбираем тип регулирующего транзистора и выписываем его параметры:

Марка транзистораКТ819Б
ПроводимостьNPN
Мощность Рк.макс2 (100) Вт
Напряжение, Uк.макс15 А
Усиление, h21Э

По статическим ВАХ выбранного транзистора находим:

где h11Э3 – входное сопротивление транзистора, Ом; m3 – коэффициент передачи напряжения; h12Э3 – коэффициент обратной связи.

Находим ток базы транзистора VT3

Определяем начальные данные для выбора транзистора VT2. Рассчитываем напряжение коллектор-эмиттер VT2

где Uбэ3–падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT3(0.7В)

Ток коллектора VT2 состоит из тока базы VT3 и тока потерь, который протекает через резистор R3,

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2, равняется

По полученным значениям Uк2 max , Iк2 , Р2 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры:

Марка транзистораКТ814А
ПроводимостьРNP
Мощность Рк.макс1 (10)Вт
Напряжение, Uк.макс40 В
Усиление, h21Э

По статическим ВАХ выбранного транзистора находим:

m3 = 1 / h12Э2 = 1 / 0.022 = 45.45 .

Рассчитываем ток базы VT2

Находим сопротивление резистора R3

Выбираем ближайший по стандарту номинал с учетом рассеиваемой на резисторе мощности

Выбираем резистор типа МЛТ- 0.125 24 кОм ±5%.

Источником эталонного напряжения берем параметрический стабилизатор напряжения на кремневом стабилитроне VD2 из расчета

Выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры:

I VD2 = 5 10 -3 А – средний ток стабилизации;

r VD2 = 25 Ом – дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Вычисляем сопротивление резистора R4, задавши средний ток стабилитрона (I R4 = I VD2)

R4 = 0.3 Uн / I R4 = 0.3 30 / 5 10 -3 = 2000 Ом.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R4, равняется

Выбираем резистор типа МЛТ- 0.125 2кОм ±5%.

Определяем начальные данные для выбора транзистора VT4. Рассчитываем напряжение коллектор-эмиттер транзистора

Задаем ток коллектора VT4 меньшим нежили средний стабилитронаVD2

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT4

По полученным значениям Uк4 max , Iк4 , Р4 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры:

Читайте так же:
Для чего предназначен стабилизатор тока 1
Марка транзистораКТ315Г
ПроводимостьNPN
Мощность Рк.макс0,15Вт
Напряжение, Uк.макс35 В
Усиление, h21Э50-350

По статическим ВАХ выбранного транзистора находим:

m3 = 1 / h12Э4 = 1 / 0.034 = 29.41

Рассчитываем ток базы VT4

Ток последовательно соединенных резисторов R5, R6, R7 берем равным 5Iб4 и определяем суммарное сопротивление делителя

Rдел = Uн / Iдел­ = 30/ (5 8 10 -5 ) = 75000 Ом.

Находим сопротивления резисторов:

R5 = 0.3 Rдел = 0.3 75000 = 22500 Ом;

R6 = 0.1 Rдел = 0.1 75000 = 7500 Ом;

R7 = 0.6 Rдел = 0.6 75000 = 45000 Ом.

Выбираем резистор R5 типа МЛТ- 0.125 22 кОм ±5%, резистор R7 типа МЛТ- 0.125 7.5 кОм ±5% . Резистор R6 выбираем СП3-44 0.25Вт 47кОм.

Рабочее напряжение стабилитрона VD1 определяем из соотношения

Выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры:

I VD1 = 5 10 -3 А – средний ток стабилизации;

r VD1 = 15 Ом – дифференциальное сопротивление стабилитрона.

Вычисляем сопротивление резистора R1, задавши средний ток стабилитрона (I R1 = I VD1)

R1 = 0.9 Uвх max / I R1 = 0.9 22 / 5 10 -3 = 3960 Ом.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R1, равняется

R1 = 0.9Uвх max I R1 = 0.9 22 5 10 -3 = 99 10 -3 Вт.

Выбираем резистор типа МЛТ- 0.125 3.9 кОм ±5%.

Определяем начальные данные для выбора транзистора VT1. Рассчитываем ток коллектора транзистора VT1

Iк1 = Iк4 + Iб2 = 4 10 -3 + 12 10 -5 =412 10 -5 А.

Находим напряжение коллектор-эмиттер VT1

где UR2 = UVD1 — Uбэ1 – падение напряжения на резисторе R2.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзисторa VT1

По полученным значениям Uк1 max , Iк1 , Р1 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры:

Марка транзистораКТ361Г
ПроводимостьPNP
Мощность Рк.макс0,15 Вт
Напряжение, Uк.макс35 В
Рассеиваемая мощность коллектора, Pпред0.30 Вт
Усиление, h21Э50-350

Рассчитываем сопротивление резистора R2

Выбираем резистор типа МЛТ- 0.125 360 Ом ±5%.

Рассчитываем основные параметры составного транзистора:

входное сопротивление транзистора

коэффициент передачи напряжения транзистора

выходное сопротивление транзистора

Рассчитываем входное сопротивление источника стабильного тока

Рассчитываем параметры усилителя обратной связи:

сопротивление нагрузки усилителя

коэффициент усиления напряжения усилителя

Рассчитываем коэффициент стабилизации рассчитанного стабилизатора напряжения, а также величину пульсаций на выходе

Рассчитываем коэффициент пульсаций

Кп = DUвих 100 / Uвх = 12´10 -4 100 / 15 = 0.46%.

Выходное сопротивление компенсационного стабилизатора будет

Проверяем соответствие рассчитанных параметров заданным условиям:

Кст = 886.4 > Кст.зад = 800; Кп = 46 -3 = 9.84 10 -3 Вт.

По полученным значениям Uк5 max , Iк5 , Р5 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры:

Марка транзистораКТ814А
ПроводимостьPNP
Мощность Рк.макс1 (10) Вт
Напряжение, Uк.макс40 В
Усиление, h21Э

Выбор элементной базы

ОбозначениеНаименованиеКол-во, шт.Примечание
Резисторы
R1, R6Резистор МЛТ 3,3 кОм 0,5 Вт
R2, R8Резистор МЛТ 4,7 кОм 0,25 Вт
R3, R4, R9Резистор МЛТ 1,6 кОм 0,125 Вт
R10Резистор МЛТ 390 Ом 0,5Вт.
R11, R13Резистор МЛТ 620 Ом 0,5Вт
R12, R14Резистор МЛТ 790 Ом 0,5Вт
Конденсаторы
С1, C4Конденсатор К73-16 0,00043мкФ 63в
С2, C3Конденсатор К73-16 0,00082мкФ 63в
Полупроводниковые диоды
VD1-VD4КЦ410А
Стабилитроны
VD5КС212Ж
Транзисторы
VT1КТ819Б прп
VT2КТ814А pnp
VT3КТ315Г прп
VT4КТ315Г прп
VT5КТ361Г рпр
VT6КТ814А рпр

Список литературы

1. Источники вторичного электропитания/ под ред.Ю.И.Конева.-М.:1990

2. Китаев В.Е., Бокуняев А.А.Проектирование источников электропитания устройств связи.М.:1972

3. Букреев С.С.Силовые электронные устройства. Введение в автоматизированное проектирование -М: Радио и связь,1982

4. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / под ред. Н.И.Чистякова. — М.: Радио и связь,1990

5. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник./Б.Ф. Бессарабов, В.Д. Федюк, Д.В. Федюк — Воронеж: ИПФ»Воронеж»,1994

Читайте так же:
Лм317 стабилизатор тока калькулятор

6. Устройства электропитания электронной аппаратуры / под ред. В.Ф. Басовского. — К.: Техника,1980

7. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / под ред. Э.Т. Романычевой

8. Воробьев Н.И. Проектирование электронных устройств.- М.:Высш.шк.,1989

Расчет мощности стабилизатора напряжения

Для начала определим, зачем вообще нужны эти устройства? На данный момент российские сети электроснабжения не всегда работают качественно. Многие линии были построены еще во времена Советского Союза и с тех пор не заменялись и не ремонтировались. А использовались постоянно без перерывов. Что привело к сильной изношенности линий, многие трансформаторы и распределительные пункты давно не справляются с нагрузкой. Ведь со времен их установки значительно изменилась структура потребления электроэнергии. Если раньше для одного дома хватало освещения, холодильника и максимум телевизора, то сегодня у любого жителя РФ есть множество электроприборов. Сейчас у каждой семьи установлены стиральная машинка, компьютер, заряжаются мобильные телефоны, плюс работает еще минимум 3-5 гаджетов. Кроме того, часто производится несанкционированное подключение к сетям. Все это приводит к скачкам напряжения. Пониженное/повышенное напряжение выводит оборудование, подключенное к сети, из строя, способствует более быстрому изнашиванию. Справиться с этой проблемой помогает стабилизатор напряжения. Он обеспечивает постоянное напряжение 220 V однофазной сети и 380 V трехфазной. Но важно не только подключить прибор, но и подобрать подходящую модель.

Какой мощности нужен стабилизатор напряжения?

Чтобы определить, какой силы нужен стабилизатор, необходимо учитывать коэффициент cos ф. Он показывает соотношение активной и полной мощностей. Бывает двух постоянных значений: 1 и 0,7. Показатель равный 1 используется при вычислениях, если устройство будет работать с нагревательными элементами: чайником, электроплитой, торшерами, лампами и т.д.. 0,7 используют, если преобладает оборудование с электродвигателями. Определив нужный коэффициент, подставляем его в формулу: Ватты = Вольт/Ампер х коэффициент cos ф, где Ватты – это та мощность, которая необходима для используемой техники, Вольт/Ампер – указывается вместе с параметрами или названием модели.

Рассмотрим на примере модели Союз DUH-5000VA. Название отражает параметр устройства в Вольт/Ампер, он равен 5000. Чтобы перевести это число в Ватты, используем вышеуказанную формулу. Получаем расчет: 5000VA х 1 = 5 кВТ – для нагревательных элементов. 5000VA х 0,7 = 3.5 кВт для устройств с электродвигателями. При подключении приспособлений разных видов, рекомендуется подставлять 0,8.

Из чего складывается формула?

Почему возникает разница значений коэффициента для устройств с электродвигателем? Потому что у них есть особый параметр – пусковой ток. Оборудование с двигателями при запуске потребляет в несколько раз больше тока, чем при рабочем режиме. Этот ток идет на запуск двигателя. Поэтому такие приборы как стиральная машинка, блендер, пылесос, микроволновая печь, холодильник, насосы требуют учитывать не только номинальные показатели, но и пусковые. Именно это отражает коэффициент.

Расчет мощности стабилизатора напряжения для дома

Особенно актуально использование этих устройств в частных и загородных домах, дачах. В сельской местности и за городом еще чаще происходят скачки напряжения, пониженные/повышенные показатели практически норма. Чтобы защитить технику, бытовые электроприборы, необходимо не только купить, но также правильно произвести подсчет мощности стабилизатора для дома. Для этого первым делом нужно посчитать, сколько всего электроэнергии потребляет имеющиеся оборудование. Существует три способа сделать это.

  1. Посмотреть показатель, указанный в разрешительных документах на электроснабжение. Там обычно указывается, какая норма выделана на участок. Но данное значение не всегда соответствует реальности.
  2. Ориентироваться на значения, указанные на входных автоматах защиты по току. На автоматах индекс пишут в амперах. Потребуется перевести в Ватты. Для этого число в амперах умножается на 220 Вольт, получается показатель в кВт, на который можно ориентироваться при выборе модели. Если сеть трехфазная, то число будет отражать параметры по каждой из фаз.
  3. Самый точный метод – сложить все значения приборов, используемых в доме и умножить на cos ф – 0,7.
Читайте так же:
Стабилизатор тока для стабилитрона

Какие бывают мощности стабилизатора напряжения

После вычисления мощности стабилизатора, можно переходить к выбору конкретного прибора. Всего можно выделить 4 группы.

Защита отдельных приборов: холодильника, микроволновой печи, насосов, электроники отопительных котлов.

Защита достаточно мощного и профессионального оборудования: насосов, компрессоров, стиральных машин, моек.

Безопасность всей техники в доме, квартире или на даче, монтируются непосредственно после автоматов защиты

Производство, промышленное оборудование либо дома с очень высоким энергопотреблением

Отдельно отметим, что при покупке лучше выбирать модель на 30-40% больше мощности имеющейся техники. Тогда устройство прослужит дольше и не нужно будет его менять при покупке новых приборов или увеличении расхода энергии.

Что еще необходимо учесть?

Учитывайте также следующие факторы, негативно влияющие на стабильность сети:

  • резкие перепады температуры воздуха;
  • общее состояние линий (в сельской местности, удаленных районах — хуже);
  • частота перегрузок, поломок.

С помощью интернета можно поискать онлайн калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения, который позволит посчитать показатели всех стандартных приборов. На полученную цифру можно ориентироваться, если у вас нет специализированной техники.

Подобрав прибор с подходящими именно для вашего случая параметрами, вы обеспечите долгую жизнь всей дорогостоящей электроники, обезопасите себя от непредвиденных поломок, выхода нужных гаджетов из строя в самый неподходящий момент.

Курс лекций по электротехнике

Рис.3.1. Схема компенсационного стабилизатора напряжения

Схема рис. 3.1 содержит три основных элемента: регулирующий элемент на транзисторах VТ1 и VТ2, усилительный элемент (усилитель постоянного тока) на транзисторе VТ3 и источник опорного напряжения на стабилит­ронах. Собственно регулирующим элементом является транзистор VТ1, а транзистор VТ2 является согласующим элементом между большим выходным сопротивлением усилителя постоянного тока и малым входным сопротив­лением регулирующего транзистора VТ1.

Достоинством транзисторных стабилизаторов является возможность получения большого тока нагрузки и регулировки выходного напряже­ния, а также малое выходное сопротивление. Выходное напряжение ре­гулируется путем изменения сопротивления резистора R7.

Исходными данными для расчета стабилизатора являются:

Uвых — выходное напряжение, В;

ΔUвых — пределы регулирования выходного напряжения, В;

Iн — ток нагрузки, А;

ΔUвх/Uвх — допустимое относительное изменение входного напряжения;

Кст — коэффициент стабилизации.

Дано: Uвых = 8 В; ΔUвых = 5 В; Iн = 4 А; ΔUвх/Uвх = 0,4.

3.1. ВЫБОР ТИПА РЕГУЛИРУЮЩЕГО ТРАНЗИСТОРА И ЕГО РЕЖИМА

Минимальное входное напряжение

Uвх.мин = Uвых + ΔUвых + UКЭмин = 8 + 5 + 2 = 15 В,

где UКЭмин — минимальное напряжение между эмиттером и коллектором транзистора VТ1, при котором его работа не заходит в область насыщения. Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующих элементов, эта величина равна (1 ÷ 3) В.

С учетом допустимых изменений входного напряжения определяют его номинальное Uвх и максимальное Uвх.макс значения.

Uвх = Uвх.мин /(1 — ΔUвх / Uвх) = 15 / (1 – 0,4) = 25 В,

Uвх.макс = Uвх (1 + ΔUвх / Uвх) = 25(1 + 0,4) = 35 В.

Находят максимальное напряжение UКЭ1макс и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе:

UКЭ1макс = Uвх.макс — Uвых. = 35 – 8 = 27 В;

PК1макс =UКЭ1макс Iн = 27 · 4 = 108 Вт.

По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзистор, для которого выписывают PКмакс, IКмакс, h21, UКЭмакс.

Выбираем транзистор p-n-p КТ818ВМ с PКмакс = 100 Вт; IКмакс = 20 А; UКЭмакс = 60 В; h21 = 20.

3.2. ВЫБОР ТИПА СОГЛАСУЮЩЕГО ТРАНЗИСТОРА И ЕГО РЕЖИМА

Коллекторный ток транзистора VT2

IК2 ≈ IЭ2 = IБ1 + IR4 = Iн/h21,1 + IR4 = 4000/20 + 2 = 202 мА = 0,2 А,

где IR4 — дополнительный ток, протекающий через резистор R4. Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1…2 мА.

Читайте так же:
Применение tl431 в стабилизаторах тока

Определяют максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности PК2 согласующего транзистора:

UКЭ2макс ≈ UКЭ1макс = 27 В;

PК2 = IК2UКЭ2макс = 0,2 · 27 = 5,45 Вт.

Согласующий транзистор выбирают по двум параметрам UКЭ2макс и PК2, при этом должно соблюдаться неравенство IКмакс > IК2.

Выбираем в качестве VT2 транзистор p-n-p КТ814Г c PКмакс = 10 Вт; IКмакс = 1,5 А; UКЭмакс = 80 В; h21 = 30.

R4 = Uвых/IR4 = 8 / 2 = 4 Ом.

3.3. ВЫБОР УСИЛИТЕЛЬНОГО ТРАНЗИСТОРА Т3 И ЕГО РЕЖИМА

В качестве усилительного обычно выбирают маломощный транзистор. Это должен быть низко или среднечастотный транзистор подходящего напряжения и соответствующей структуры.

Выбираем p-n-p транзистор КТ104Б c PКмакс = 0,15 Вт; IКмакс = 50 мА; UКЭмакс = 15 В; h21 = 60.

UКЭ3 = (0,1 ÷ 0,5)Uвых = 0,3·8 = 2,4 В ,

определяют опорное напряжение

Uоп = Uвых — UКЭ3 = 8 – 2,4 = 5,6 В.

Исходя из полученного опорного напряжения, по справочнику подби­рают один или несколько стабилитронов, как правило, малой мощности, обеспечивающих заданное опорное напряжение. Для выбранного стаби­литрона выписывают напряжение стабилизации и максимальный и мини­мальный токи стабилизации.

Выбираем стабилитрон КС 156 с Iст. мах = 55 мА, и UСТ = 5,6 В.

Задаются рабочим током стабилитрона Iст в пределах возможного изменения этого тока и определяют ограничива­ющее «балластное» сопротивление R5. Примем Iст = 10 мА.

R5 = (Uвых — Uоп) / (Iст — IК3) = (8 – 5,6) / (10 – 1,2) = 0,27 кОм.

Коллекторный ток усилительного транзистора IК3 выбирают в преде­лах 1…1,5 мА. Затем находят сопротивление резистора R1.

IБ2 = IК2/h21,2 = 0,2/30 = 0,0067 А = 6,7 мА,

UКЭ1 = UКЭ1макс — ΔUвых = 27 – 5 = 22 В,

R1 = UКЭ1 / (IК3 + IБ2) = 22 / (1,2 + 6,7) = 2,78 кОм.

РАСЧЕТ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

При IБ3 = IК3 / h21,3 = 1,2 / 60 = 0,02 мА;

Ток делителя Iдел выбирают в пределах (20 ÷ 70)IБ3

Iдел = 60 · 0,02 = 1,2 мА.

Задаемся величиной R8 в пределах (0,5…3) кОм, R8 = 3 кОм.

R7 = (Uоп — Iдел R8) / (0,5 Iдел) = (5,6 – 1,2·3) / (0,5· 1,2) = 3,3 кОм,

R6 = (Uвых — Uоп — 0,5 Iдел R7)/Iдел = (8 – 5,6 – 0,5· 1,2·3,3) / 1,2 = 0,35 кОм.

3.5. ВЫБОР КОНДЕНСАТОРОВ

Емкость конденсатора С1, включаемого для предотвращения возбуждения стабилизатора, подбирают эксперименталь­но. Обычно берут С1 , 0,5 ÷ 1 мкФ. Емкость конденсатора С2, вклю­чение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации вы­ходного напряжения и заметному уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 1000 ÷ 2000 мкФ.

Стабилизаторы напряжения и тока

Министерство сельского хозяйства и продовольствия Республики Беларусь

Белорусский государственный аграрный технический университет

Кафедра автоматизированных систем управления производством

по дисциплине «Электроника и основы микропроцессорной техники»

Стабилизаторы напряжения и тока

студент гр.3эаПашкевич А. П.

к.т.н., доцент Матвеенко И.П.

1. Проектирование и расчет стабилизатор напряжения последовательного типа…………………………………………..…………………………………….6

2. Проектирование и расчет однофазного мостового выпрямителя….………10

Список использованных источников……………………………………. ……15

Стабилизатор напряжения (или тока) – это устройство, автоматически обеспечивающее поддержание напряжения ( или тока) нагрузочного устройства с заданной степенью точности.

Напряжение (или ток) нагрузочного устройства может сильно изменяться при воздействии внешних дестабилизирующих факторов, каковыми являются: изменение напряжения в сети, изменение температуры, колебание частоты тока и т.д. Чтобы эти факторы не оказывали влияния на работу электрических устройств, применяют стабилизаторы.

1) по стабилизируемой величине :

2) по способу стабилизации:

С помощью параметрического стабилизатора ( ПС) напряжения можно получить напряжение стабилизации Uст от нескольких В до нескольких сотен В. В ПС используется полупроводниковый стабилитрон VD, который включают параллельно Rн . Последовательно со стабилитроном включают балластный резистор Rб для создания требуемого режима работы (рис.1).

При изменении Uвх под действием колебания напряжения питающей сети или изменения сопротивления нагрузки Rн, Uн изменяется незначительно, так как оно определяется Uст стабилитрона, которое мало изменяется при изменении протекающего через него тока, что видно на ВАХ стабилитрона (рис.2).

Читайте так же:
Ток стабилизации стабилизатора напряжения

Для получения электрической энергии нужного вида часто приходится преобразовывать энергию переменного тока в энергию постоянного тока (процесс выпрямления), либо энергию постоянного тока в энергию переменного тока ( процесс инвертирования).

Устройства, с помощью которых осуществляются такие преобразования, называются выпрямителями и инверторами, соответственно. Выпрямители и инверторы являются вторичными источниками электропитания (ИВЭ).

1) по возможности управления:

-неуправляемые, когда на выходе выпрямителя получают выпрямленное постоянное напряжение;

— управляемые, когда на выходе выпрямителя необходимо изменить значение выпрямленного тока;

2) по числу фаз первичного источника питания:

— однофазные (выпрямители малой и средней мощности);

— многофазные, обычно 3-х фазные (выпрямители большой мощности);

3) по форме выпрямленного напряжения:

Выпрямители переменного тока

На вход выпрямителя подается переменное напряжение U1, которое с помощью трансформатора Тр изменяется до требуемого значения U2, которое преобразуется вентильной группой ( или одним вентилем) в пульсирующее напряжение U01. Выпрямленное напряжение U01 имеет, кроме постоянной составляющей, еще и переменную составляющую, которая с помощью сглаживающего фильтра Сф снижается до требуемого уровня, и напряжение U02 на выходе фильтра подается на стабилизатор Ст , который поддерживает неизменным напряжение на нагрузке Uн при изменении значений входного напряжения и сопротивления Rн .

Для выпрямления однофазного переменного напряжения применяют 3 основных типа выпрямителей:

— двухполупериодный с выводом средней точки вторичной обмотки трансформатора.

Рисунок 3. Схема однофазного выпрямителя.

1. Проектирование и расчет стабилизатор напряжения последовательного типа

В результате расчета:

Выбрать типы используемых транзисторов;

Рассчитать параметры элементов схемы;

Начертить принципиальную электрическую схему стабилизатора напряжения.

Исходными данными являются:

Выходное напряжение U вых = 15 В;

Предельное отклонение ΔU вых= ± 1 В;

Ток нагрузки Iн=0.3 А;

Допустимые относительные изменения входного напряжения

5)Коэффициент стабилизации Кст = 60.

Методика выполнения задания №1.

Выбираем тип регулирующего транзистора VТ1 и его режима:

Uвх min= Uвых+ Δ Uвых+|U КЭmin|=15+1+3=19 B, где

| U КЭmin | — минимальное напряжение между коллектором и эмиттером

транзистора Т1, при котором его работа не заходит в область насыщения.

Для мощных транзисторов, которые используются в качестве регулирующего элемента, | U КЭmin |=1÷ 3 В При расчете принимают | U КЭmin |=3 В

Uвхmin = 1,1 ⋅ 19 = 20,9В

Uвх= 1,1 ⋅ 20,9 = 22,9В

Находим |UКЭ1mах| и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе РКmах:

|UКЭ1mах | = Uвхmах -Uвыхmin = 22,9-14= 8,9 В

РКmах =|UКЭ1mах |⋅Iн = 8,9 ⋅0,3=2,67 Вт

Выбираем по справочнику [2] транзистор КТ8426, для которого

Рк mах = 3Вт, Iк mах = 5А, h21Э >15, |U КЭmin|= 200 В

2.Выбор типа согласующего транзистора VТ2 и его режима. Коллекторный ток транзистора VТ2:

Iк2 ≈ Iэ2=Iδ1 +IR4 = Iк1/ h21Э + IR4 = Iн / h21Э + IR4 ,

где IR4 — дополнительный ток, протекающий через резистор R4 Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1-2 mА. Приняв IR4= 1,5 mА , получим: Iк2=0,3 ⋅103 /30+1,5 = 11,5mА .

Определяем максимальные значения напряжения UКЭ2 и мощности РК2 согласующего транзистора:

|UКЭ2mах |≈ |UКЭ1mах | = 8,9 В

РК = Iк2 ⋅ |UКЭ2mах |= 11,5⋅10-3⋅8,9=102 mВт

Выбираем по справочнику транзистор типа КТ201В со следующими параметрами:

Iк max = 20 mА > 11,5 mА ;

|UКЭmах | = 10В >8,9В;

3.Рассчитываем сопротивление резистора R4:

R4 = Uвых / IR4 =15 / 1,5 ⋅ 10-3 = 10 кОм

4.Выбор усилительного транзистора VТ3 и его режима.

В качестве усилительного транзистора используют маломощные транзисторы. Обычно, из технологических соображений транзисторы VТ2, VТ3 выбирают одного типа. Выбираем КТ201B.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию