Розрахунок випрямляча та стабілізатора

2.4. Розрахунок випрямляча та стабілізатора

2.4.1. Розрахунок випрямляча на навантаження ємнісного характеру

Розрахунок випрямляча робимо по підручнику А. Б. Грумбіної «Електричні машини і джерела живлення радіоелектронних пристроїв».

Вихідні дані (номінальні значення):

випрямленої напруги в навантаженні U_он = 25 В;

випрямлений струм у навантаженні I_о = 0,5 А;

коефіцієнт пульсації випрямленої напруги К_п.н =1%;

напруга мережі U_с = 220 В;

частота мережі f_с = 50 Гц;

робочий діапазон температур Т_окр від –60 до +80^oС;

потужність у навантаженні Р_он = U_онI_о = 250,5 = 12,5 ВА.

2.4.1.1. Вибір схеми випрямлення визначається значеннями потужності і напруги. Оскільки потужність у навантаженні в даному випадку невелика, а випрямлений струм менше 1 А, можна застосувати однофазну мостову схему випрямлення з фільтром, що починається з конденсатора; позначимо його С_о. (рис. 2.5)

2.4.1.2. Визначаємо напругу на виході схеми випрямлення U_о з урахуванням падіння напруги на LC-фільтрі:

В, (2.24)

де (ΔU_ф/U_он)_% = 10,1% – визначаємо за графіком (рис. 2.6)

Графік для визначення падіння напруги на дроселі фільтра

Рис. 2.6

2.4.1.3.1. Визначення основних параметрів і вибір діодів

Основні параметри діодів схеми визначаються по 2, відповідно до котрого приблизне значення I_пр.і.п = 3,5I_о = 3,50,5 = 1,75 А – повторюваний імпульсний струм діода; I_пр.ср = І_о/2 = 0,5/2 = 1,75 А – середнє значення прямого струму схеми; U_{обр. і.п} = 1,5U_о = 1,527,53 = 41,3 В – повторювана імпульсна обернена напруга, що прикладається до діода схеми. Після розрахунку випрямляча значення I_пр.і.п уточнюється по 2

2.4.1.3.2. Відповідно до отриманих даних по 3 вибираємо діоди типу КД202Д із наступними параметрами при температурі навколишнього середовища від –60 до +130⁰С: I_{пр.ср.max} = 5АI_пр.ср;U_{обр.і.max} =

= 200ВU_обр.і.п; I_пр.і.max = 6I_{пр.ср.max} = 65 = 30АI_{пр.і.прибл}; U_{пр. ср} = =1В.

2.4.1.4. Електричний розрахунок випрямляча

2.4.1.4.1. Визначаємо активний опір обмоток трансформатора, приведений до вторинної обмотки:

Ом, (2.25)

де = 3,5 – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення 2;

B = 1,4 Тл – магнітна індукція в магнітопроводі трансформатора (див. с. );

 = 1 – число стрижнів магнітопроводу, що несуть обмотки;

f_c = 50 Гц – частота мережі.

2.4.1.4.2. Визначаємо диференціальний (внутрішній) опір вентилів (одного плеча схеми):

Ом, (2.26)

де N_посл = 1 – кількість послідовно з’єднаних діодів.

2.4.1.4.3. Визначаємо активний опір фази випрямляча:

r_o = 2r_диф + r_тр = 21,33 + 4,13 = 6,79 Ом (2.27)

2.4.1.4.4. Визначаємо індуктивність розсіювання обмоток трансформатора приведену до вторинної обмотки трансформатора (з урахуванням, що намотка провадиться звичайним засобом):

Гн, (2.28)

де К_L = 5,010^-3 2, с.321.

2.4.1.4.5. Визначаємо співвідношення між активним і реактивним опорами фази випрямляча:

, (2.29)

 = 6054.

2.4.1.4.6. Визначаємо допоміжний коефіцієнт А:

(2.30)

де m = 2 – коефіцієнт схеми, рівний числу імпульсів випрямленої напруги 2, с.320.

2.4.1.4.7. Визначаємо розрахункові коефіцієнти B, D, F і H по знайденому значенню коефіцієнта А за допомогою графіків рис. 2.7 – рис. 2.10: В = 1,35; D = 1,925; F = 4,5; H = 40000.

Залежність коефіцієнта В від А при різних значеннях 

Рис. 2.7

Залежність коефіцієнта F від А при різних значеннях 

Рис. 2.8

Залежність коефіцієнта D від А при різних значеннях 

Рис. 2.9

Залежність коефіцієнта Н від А при m = 2

Рис. 2.10

2.4.1.4.8. Визначаємо уточнене значення I_пр.і.п [2]:

А5А, (2.31)

Таким чином вентиль КД202Д по струму вибраний правильно.

2.4.1.4.9. Визначаємо електричні параметри трансформатора (габаритну потужність, напруги і струми в обмотках) з урахуванням отриманих у п. 2.4.1.4.7 розрахункових коефіцієнтів:

U₂ = BU_о = 1,3527,53 = 37 В, (2.32)

А, (2.33)

А, (2.34)

Р_г = 1,5Р_о = 1,5U_оI_о = 1,527,530,5 = 20,65 ВА, (2.35)

2.4.1.4.10. Робимо перевірку обраного діода по оберненій напрузі:

U_обр.і = 1,41U₂ = 1,4137 = 52 В200В, (2.36)

Таким чином, вентиль КД202Д по оберненій напрузі обраний правильно.

2.4.2. Розрахунок напівпровідникового стабілізатора постійної напруги компенсаційного типу

Розрахунок робимо по книзі А. Б. Грумбіної «Електричні машини і джерела живлення радіоелектронних пристроїв»

Вихідні дані для розрахунку стабілізатора (рис. 2.11):

вхідна напруга U_вх = – 25 В;

нестабільність вхідної напруги U_вх=2 В;

вихідна напруга U_вих = – 15В;

границі регулювання вихідної напруги від – 12 В до – 16 В;

коефіцієнт стабілізації К_ст500;

напруга джерела живлення базового ланцюга регулюючого транзистора Е_о = – 30 В (введення Е_о дозволяє одержати більший К_ст);

максимальний струм в навантаженні I_{н mаx} = 1,5 А.

2.4.2.1. Визначення параметрів регулюючого транзистора VT1 і вибір типу транзистора:

а) максимальна напруга колектор – емітер:

U_{ке1 max} = U_{вх max} – U_{вих min} = – 27 – (– 12) = – 15 В; (2.37)

б) максимальна потужність, разсіювана на транзисторі:

Р_{к1 max} = U_{ке max}I_{н mаx} = 151,5 =22,55 Вт, (2.38)

За даними розрахунку п. "а" і "б" вибираємо транзистор VT1, у якого: U_{ке max} > U_{ке1 max}; I_{к mаx} > I_к1 I_{н max} ;Р_{к max} > Р_{к1 max}.

Цій умові задовольняє транзистор КТ818Б із параметрами U_{ке max} =

= 10 А; Р_{к max} = – 60 Вт; h_21е=20, [2].