Курсовой проект имеет объем 23 страницы, содержится шесть рисунков, использовано 7 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для использования в трехфазных низковольтн (стр. 1 из 3)

Реферат

Курсовой проект имеет объем 23 страницы, содержится шесть рисунков, использовано 7 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для использования в трехфазных низковольтных сетях. Были разработаны и рассчитаны выпрямитель, фильтр и стабилизатор. Полученные параметры К_СТАБ=1818, К_П

0,01%, входные и выходные значения напряжений и токов удовлетворяют техническому заданию. Также была разработана печатная плата на основе рассчитанной схемы.

Содержание

Введение	2
1 Выбор и обоснование структурной схемы	3
2 Выбор и обоснование принципиальной схемы	5
3 Расчет принципиальной схемы	8
4 Расчет КПД устройства	18
5 Конструкторская часть	19
Заключение	20
Список литературы	21
Приложение	22

Введение

Широкое развитие радиоэлектроники и внедрение ее во все отрасли науки и техники являются реалией нашего времени. Для нормального функционирования всех видов радиоэлектронных устройств (вычислительных комплексов, аппаратуры радио и связи, робототехнических средств и т.д.) необходимы системы энергетического снабжения.

Высокие технико-экономические показатели радиоэлектронных устройств во многом зависят от параметров источников вторичного электропитания.

Наиболее распространенной являются ИВЭ, состоящие из источника переменного напряжения, выпрямителей и стабилизаторов постоянного напряжения. В одних устройствах они используются как стабильные источники питания, обеспечивающие надежность работы, в других – еще и как источники эталонного (образцового) напряжения.

Развитие полупроводниковой техники дало возможность получить простые высокостабильные источники образцового напряжения практически любой мощности и небольших габаритов. Дальнейшее развитие ИВЭ привело к созданию и развитию класса силовых интегральных микросхем.

1 Выбор и обоснование структурной схемы

Существуют несколько типов стабилизаторов постоянного напряжения: параметрические, компенсационные последовательные и параллельные, на ОУ и интегральных микросхемах. В рамках ТЗ будут рассматриваться только первые три типа. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки. Так, например, параметрический стабилизатор характеризуется простотой исполнения и высоким КПД, но имеет низкий коэффициент стабилизации. При включении двух и более параметрических стабилизаторов последовательно их коэффициенты стабилизации и КПД перемножаются. Также в параметрических стабилизаторах невозможно плавное регулирование выходного напряжения.

Высокие коэффициенты стабилизации можно получить только с помощью стабилизатора компенсационного типа (СКТ), который выполняется по структурной схеме изображенной на рисунке 1.

U_вх U_вых

U_ус

_у

а)

U_вх U_вых

б)

Рисунок 1.

При компенсационном методе стабилизации осуществляется автоматическое регулирование выходного напряжения, связанное с воздействием отрицательной обратной связи на регулирующий элемент (РЭ) схемы.

Стабилизаторы с параллельно включенным РЭ (рисунок 1б) имеют меньший КПД по сравнению с последовательными схемами (рисунок 1а), достоинством же этого способа включения РЭ является более высокая надежность, так как отсутствует опасность перегрузок стабилизаторы при коротких замыканиях на выходе.

Так как на вход подается трехфазное сетевое напряжение, то необходимо использовать выпрямитель с фильтром, для выпрямления напряжения и уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения. В результате синтезируем следующую структурную схему:

Рис 2.

2 Выбор и обоснование принципиальной схемы

Для выпрямления используем трехфазный выпрямитель выполненный по схеме Ларионова. Так как напряжение сети приблизительно равно выходному напряжению, то нужно использовать безтрансформаторный выпрямитель с емкостным фильтром. Схема Ларионова имеет хорошие энергетические показатели, низкое обратное напряжение и имеет высокий коэффициент сглаживания пульсацией.

Рисунок 3

В качестве стабилизатора можно использовать данный вариант схемы:

Рисунок 4

Эта схема не может обеспечить достаточный коэффициент стабилизации, следовательно, необходимо использовать СКТ с последовательно включенным РЭ. Так как ток нагрузки достаточно велик в качестве РЭ используется составной транзистор:

Рисунок 5

Схема на Рисунок 5 включает следующие узлы: РЭ, состоящий из транзисторов VT1, VT2 и резистора R1; схема сравнения (СС), состоящей из делителя напряжения R3,R4, стабилитрона VD1 и резистора R2; усилитель тока, состоящий из транзистора VT3 и резистора R5. Данная схема обеспечивает коэффициент стабилизации порядка 300-500. Для повышения коэффициента стабилизации можно использовать токостабилизирующий двухполюсник (ТД) включенный в коллекторную цепь транзистора VT3. ТД состоит из транзистора, двух резисторов и стабилитрона:

Рисунок 6

Применение ТД в этом случае эквивалентно включению в коллекторную цепь транзистора VT4 очень большого сопротивления для изменений тока.

3 Расчет принципиальной схемы

3.1 Расчет регулирующего элемента

3.1.1 Согласно схеме находим наименьшее напряжение на входе стабилизатора:

где U_кзmin – минимальное напряжение на регулирующем транзисторе VT3 U_ПВХ - максимальный уровень пульсаций входного напряжения.

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

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

Из полученных данных рассчитываем выпрямитель и сглаживающий фильтр.

3.1.2 Определяем максимальное значение на регулирующем транзисторе:

U_K3MAX= U_BXMAX – U_H=18,5–12= 6,5В.

Мощность, которая рассеивается на коллекторе транзистора VT3, равняется:

По полученным значениям U_к3max, I_н, Р₃ выбираем тип регулирующего транзистора.

Таблица 1 – параметры транзистора КТ817А

Марка транзистора	КТ817А
Тип транзистора	N-P-N
Допустимый ток коллектора, Iк мах , А	3
Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В	25
Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт	25
Минимальный коэф. передачи тока базы, h21Э3 min	750

По статическим ВАХ выбранного транзистора находим:

	(1)
	(2)

где h_11Э3 – входное сопротивление транзистора, Ом; m₃ – коэффициент передачи напряжения.

Находим ток базы транзистора VT3

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

U_К2МАХ=U_К3МАХ – U_БЭ3 = 6,5 – 0.7 = 5.8В,

где U_БЭ3 – падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT3 (0.7 В).

Ток коллектора VT2 приблизительно равен току базы VT3:

I_к2 = I_б3 = 0,08А.

Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2, равняется

По полученным значениям U_к2max, I_к2, Р₂ выбираем тип транзистора

Таблица 2 – параметры транзистора КТ603Б

Марка транзистора	КТ603Б
Тип транзистора	N-P-N
Допустимый ток коллектора, Iк мах , А	0,3
Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В	30
Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт	0,5
Минимальный коэф. передачи тока базы, h21Э3 min	60

По статическим ВАХ выбранного транзистора согласно формулам (1), (2) находим: