Расчет фильтра. Емкость конденсатора на входе фильтра

1.3 Расчет фильтра. Емкость конденсатора на входе фильтра

С_о =30·I_о / U_o = 30 · 0,1/ 30 = 100мкФ

Выбираем электролитические конденсаторы по величине емкости и номинальному напряжению, причем

U_с ≥ 1,2 U_o B.

Коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения на выходе фильтра

К_п.вх =300·I_о/ (U_o· C_o) = 300 · 0,01/(30 · 100) = 0,3 %.

Необходимый коэффициент сглаживания фильтра

q = К_п.вх / К_п.вых = 0,3 / 2 = 0,15.

2 Расчет компенсационного стабилизатора постоянного напряжения

Рисунок 4 – Стабилизатор напряжения

Схема рис. 4 содержит три основных элемента: регулирующий элемент на транзисторах VТ1 и VТ2, усилительный элемент и источник опорного напряжения. 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 R₂.

Исходными данными для расчета стабилизатора являются:

U_вых - выходное напряжение, В;

ΔU_вых - пределы регулирования выходного напряжения, В;

I_н - ток нагрузки, А;

ΔU_вх/U_вх - допустимое относительное изменение входного напряжения;

К_ст - коэффициент стабилизации.

Расчет.

Дано: U_вых = 8 В; ΔU_вых = 5 В; I_н = 4 А; ΔU_вх/U_вх = 0,4

2.1 Выбор типа регулирующего транзистора и его режима

Минимальное входное напряжение

U_вх.мин = U_вых + ΔU_вых + U_КЭмин = 8 + 5 + 2 = 15 В

где U_КЭмин - 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 U_вх и максимальное U_{вх.макс} значения.

U_вх = U_вх.мин /(1 - ΔU_вх / U_вх) = 15 / (1 – 0,4) = 25 В,

U_{вх.макс} = U_вх (1 + ΔU_вх / U_вх) = 25(1 + 0,4) = 35 В.

Находим максимальное напряжение U_{КЭ1макс} и максимальную мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе:

U_{КЭ1макс} = _{Uвх.макс} - U_вых = 35 – 8 = 27 В;

P_К1макс =U_{КЭ1макс} *I_н = 27 · 4 = 108 Вт.

По этим двум величинам из справочника выбирают подходящий транзистор, для которого выписывают

P_Кмакс, I_Кмакс, h₂₁, U_КЭмакс.

Выбираем транзистор n-p-n КТ805Б с P_Кмакс = 100 Вт; I_Кмакс = 20 А; U_КЭмакс = 60 В; h₂₁ = 20

2.2 Выбор типа согласующего транзистора и его режима

Коллекторный ток транзистора VT2

I_К2 ≈ I_Э2 = I_Б1 + I_R2 = I_н/h₂₁ + I_R2 = 4000/20 + 2 = 202 мА = 0,2 А

где I_R2 - дополнительный ток, протекающий через резистор R₂. Для маломощных транзисторов, используемых в качестве согласующего элемента, дополнительный ток выбирают в пределах 1…2 мА.

Определяют максимальные значения напряжения U_КЭ2 и мощности P_К2 согласующего транзистора:

U_{КЭ2макс} ≈ U_{КЭ1макс} = 27 В;

P_К2 = I_К2U_{КЭ2макс} = 0,2 · 27 = 5,45 Вт.

Согласующий транзистор выбираем по двум параметрам U_{КЭ2макс} и P_К2, при этом должно соблюдаться неравенство I_Кмакс > I_К2.

Выбираем в качестве VT2 транзистор n-p-n КТ312Б c P_Кмакс = 10 Вт; I_Кмакс = 1,5 А; U_КЭмакс = 80 В; h₂₁ = 30.

Сопротивление резистора

R₂ = U_вых/I_R4 = 8 / 2 = 4 Ом.

U_оп = U_вых - U_КЭ2 = 8 – 2,4 = 5,6 В.

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

Выбираем стабилитрон

Д814Д с I_{ст. мах} = 55 мА, и U_СТ = 5,6 В.

R₂ = U_КЭ1 / (I_К2 + I_Б2) = 22 / (1,2 + 6,7) = 4,7 кОм.

Емкость конденсатора С₁, включение которого приводит к незначительному уменьшению пульсации выходного напряжения и заметному уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 100 ÷ 200 мкФ.