Расчет делителей напряжения

6. Расчет делителей напряжения.

Из выражения (R8 + 0,5R7)-Iдел ≈ Uоп, где Iдел - ток, протекающий через делитель R6, R7,R8.

Получаем

R7 = Uоп - Iдел ⋅R8 / 0,5⋅ Iдел .

Выбираем Iдел из условия: Iдел > (5 ÷10) Iδ3.

Примем

Iдел = 100 ⋅ Iδ3 = 100 ⋅ Iк3 / h21Э =100⋅1/30= 3,3 mА.

Зададимся значением R8=1,5кОм, тогда

R7 = 6,1 – 3,3 ⋅ 10-3 ⋅ 1,5 ⋅ 10-3 / 0,5 ⋅ 3,3 ⋅10-3 = 1,15 / 1,65 = 0,7 кОм.

По выражению Iдел (R6 + 0.5R7) ≈ Uвых -Uоп находим:

R6 =Uвых -Uоп-0,5⋅ Iдел ⋅R7 / Iдел =15- 6,1-0,5⋅3,3 ⋅10-3 ⋅0,7⋅10-3 / 3,3⋅10-3 =2,3 кОм

7.Выбираем конденсаторы:

-емкость конденсатора С1, включаемого для предотвращения возбуждения стабилизатора, подбирают экспериментально, С1≤0,5... 1мкФ;

-емкость конденсатора С2, включение которого к незначительному уменьшению пульсаций выходного напряжения и замкнутому уменьшению выходного сопротивления стабилизатора переменному току, выбирают в пределах 1000...2000 мкФ, выбираем С1=0,5 мкФ, С2=1000 мкФ.

8.Определяем коэффициент стабилизации напряжения:

Кст = Кдел ⋅ К3 ⋅ Uвых/Uвх= 0,4 ⋅ 320⋅15/20,9= 92 , где

Кдел = Uоп / Uвых = 6,1/15= 0,4

- коэффициент деления напряжения делителя R6, R7, R8;

К3 =(h21Э3 / h11Э3 ) ⋅ R3 =(30/600) ⋅6,4⋅103 =320

Если значение Кст окажется недостаточным, то следует выбрать транзисторы VТ2 и VТЗ с большим коэффициентом усиления тока h21Э.

9. Начертим принципиальную электрическую схему стабилизатора напряжения (рис.4).

Рисунок 4

2. Проектирование и расчет однофазного мостового выпрямителя

Выбираем диод для однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением Rн и постоянной составляющей выпрямленного напряжения Uн. Определить ток и напряжение вторичной обмотки трансформатора, и мощность трансформатора.

В результате расчета определить:

Определить параметры элементов схемы: VD1-VD4.

Выбрать входной трансформатор по расчетной мощности.

Получить временные диаграммы для входного и выходного напряжений (зависимость Uвх от времени t; и зависимость Uвых от времени t).

Исходные данные:

Uн = 10 В;

Rн = 100 Ом.

U1=180 В

Методика выполнения задания №2:

1.Определяем постоянную составляющую выпрямленного тока (ток нагрузки) Iн:

Iн= Uн / Rн= 10 / 100 = 0,1 А

2.Определяем действующее значение напряжения вторичной обмотки трансформатора U2, воспользовавшись таблицей 1, где указаны количественные соотношения напряжений, токов и мощностей для различных схем выпрямления:

U2 = 1.1⋅Uн = 1.11⋅10 = 11.1 В

Таблица 1

Схема выпрямления	Соотношения для выбора				Коэффициент пульсаций
	диодов		трансформатора
	Uобрmах/Uн	Iд/Iн	U2/Uн	Рт /Рн	р
Однополупериодная	3,14	1	2,22	3-3,5	1,57
Однофазная мостовая	1,57	1/2	1,11	1,23	0,667
Двухполупериодная с нулевым выводом	3,14	1/2	1,11	1,23	0,667
Трехфазная мостовая	1,045	1/3	0,74	1,045	0,057
Трехфазная с нулевым выводом	2,09	1/3	0,855	1,34	0,25

3.Определяем действующее значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора:

I2 = 1.11 ⋅ Iн = 1.11 ⋅ 0.1 = 0.111 A

4.Максимальное значение обратного напряжения на закрытом диоде (табл.4):

Uобрmax = 1.57 ⋅Uн =1.57 ⋅10 =15.7 В

5.Так как ток через диоды протекает полпериода, то среднее значение тока диода равно:

Iпр=Iн / 2=0.1/ 2 = 0,05 мА

Выбираем диоды по двум параметрам: Iпр и Uобр.mах, которые должны быть не менее расчетных значений. Выбираем по справочнику [1] диод КД409А, который имеет Iпрmах=50 mА, Uoбр.mах=24 В.

Определить зарубежный аналог выбранного диода по справочнику [1]. Для нашего примера зарубежный аналог диода КД409А - это диод BAT18.

Для выбора типового трансформатора определяем расчетную мощность трансформатора:

Рт= 1.23 ⋅Рн= 1.23⋅Uн⋅Iн = 1.23⋅10⋅0.1 = 1,23 Вт

РТ > 2Вт

Создаем принципиальную электрическую схему (рис.5) с помощью программы «Мiсгосар» в соответствии с расчетными параметрами элементов; если выбранный зарубежный аналог отсутствует в списке диодов программы «Мiсгосар», то следует выбрать ближайший по маркировке, в данном примере это ВАТ18;

Рисунок 5

Получаем временные диаграммы для входного и выходного напряжений (рис.6).

Рисунок 6

Заключение

В процессе выполнения курсовой работы был спроектирован и рассчитан стабилизатор напряжения последовательного типа для которого были выбраны типы используемых транзисторов, произведены рассчеты параметров элементов схемы, а также начерчена принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения.

Спроектирован и рассчитан однофазный мостовой выпрямитель, для которого по справочнику выбран диод для однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением Rн и постоянной составляющей выпрямленного напряжения Uн. Определен ток и напряжение вторичной обмотки трансформатора, и мощность трансформатора.

Также была смоделирована и исследована рассчитанная схема на ПЭВМ, были получены временные диаграммы, с помощью программы «Microcap» (зависимость Uвх от времени t; и зависимость Uвых от времени t).

Список использованных источников

1. Аксенов А.И., Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы/ Справочное пособие – М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2005 – 583с.

2. Галкин В.И., Булычев А.Л. Полупроводниковые приборы: Транзисторы широкого применения/ Справочник – Мн.: Беларусь, 1995 – 383с.

3. Галкин В.И. Полупроводниковые приборы/ Справочник – Мн.: Беларусь, 1987 – 321с.

4. Разевиг В.Д. Система схемотехнического проектирования Micro-CAP V.-М.: “СОЛОН”, 1997.– 273с.

5. ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.

6. ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

7. ГОСТ 2.770-73 ЕСКД. Обозначения условные графические. Приборы полупроводниковые.

8. ГОСТ 2.743-91 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники.

9. ГОСТ 2.759-82 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы аналоговой техники.