ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ

На тему: Источники вторичного электропитания
Выполнил: Степанов А.Н.

Проверил: Хаптаев А.П.

Улан-Удэ

г.
Содержание
Введение

. Работа структурной схемы источника вторичного электропитания (ИВЭП)

. Выбор и расчёт схемы

3. Выбор и расчет трансформатора

4. Порядок расчета элементов силовой части преобразователя

5. Расчёт сетевого выпрямителя

. Перечень элементов схемы

. Список использованной литературы

Введение
ИВЭП составляют основу всех средств и систем электропитания РЭА. Это устройства, предназначенные для преобразования входной электроэнергии переменного или постоянного тока и обеспечения электропитанием отдельных цепей РЭА. Они могут состоять из блоков питания или комплекта функциональных узлов ( субблоков ).

Современные электронно-вычислительные машины, устройства автоматики и телемеханики в подавляющем большинстве случаев получают электрическую энергию от сети переменного тока. Однако аппаратуре нужен ток другого вида и качества. Этому и служат источники питания, которые преобразуют сетевой ток и напряжение. При этом они называются вторичными, а сеть переменного тока - первичным источником питания. В ИВЭП осуществляется преобразование входного напряжения в одно или несколько выходных напряжений как постоянного, так и переменного тока.

Состав и конфигурация функциональной схемы обусловлены техническим заданием. ИВЭП содержит наиболее популярные - компенсационные стабилизаторы. Они точны и обеспечивают хорошее подавление пульсаций.

По виду входной энергии ИВЭП можно разделить на источники с переменным и источники с постоянным входным напряжением; по выходной мощности - на микро мощные (до 1 Вт), маломощные (1-10 Вт), среднемощные (10-100 Вт), высоко мощные (100-1000 Вт) и сверхмощные (свыше 1000 Вт) источники. ИВЭП могут иметь разное количество выходных напряжений.

Задачей данного курсового проекта является проектирование источника вторичного электропитания (ИВЭП). В ходе выполнения должны быть приобретены навыки анализа электронных схем, их расчета, выбора необходимой элементной базы, разработки конструкции простых однослойных печатных плат.

---

Задание

Вариант.
Таблица 1. Исходные данные.

Напряжение фазы питающей сети UФ, В	220
Частота тока питающей сети fс, Гц	60
Число фаз сети, m	3
Пульсность сетевого выпрямителя р	6
Относительное изменение напряжения питающей сети: в строну увеличения, аmax уменьшения, аmin	0,1 0,2
Частота преобразования fn, кГц	30
Uo, B	12
Io max, A	10
Io min, A	3,0
Нестабильность выходного напряжения при изменении питающей сети δ, %	1
Амплитуда пульсаций выходного напряжения Uвых m, В	0,12

1. Работа структурной схемы источника вторичного электропитания (ИВЭП)


Рис.1. Структурная схема ИВЭП с бестрансформаторным входом

На рис. В1 - входной сетевой выпрямитель напряжения;

Ф1 - входной сглаживающий фильтр;

Пр - импульсный преобразователь напряжения (конвертор);

СУ - схема управления.
Конвертор ИВЭП с бестрансформаторным входом строится в основном на базе регулируемых транзисторных преобразователей. Транзисторы в преобразователе работают в режиме переключателя так, что большую часть периода преобразования они находятся в режиме отсечки или насыщения этим объясняется высокие энергетические показатели источников с импульсным регулированием. Повышение частоты преобразования позволяет уменьшить объем и массу электромагнитных элементов и конденсаторов, и тем самым улучшить удельные массо-объёмные показатели.

В стабилизирующих ИВЭП, как правило, применяют широтно-импульсный (ШИМ) способ регулирования, при котором период коммутации постоянен, а время нахождения транзистора в области насыщения изменяется.

Схема управления содержит следящий делитель с коэффициентом передачи КД ≤1, усилитель сигнала ошибки КУ>>1 и широтно-импульсный модулятор КШИМ>>1. Произведение КД* КУ* КШИМ называют петлевым коэффициентом усиления, который определяет нестабильность выходного напряжения U0.

---

2. Выбор и расчёт схемы
.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя
Р0=U0*I0MAX
Р0=12*10=120 Bт
.2 Определяем номинальное входное напряжение минимальное, максимальное и значение входного напряжения преобразователя
UC= В,
UВХМАХ= *UС*(1+аМАХ+кА/2),
UВХМАХ= *381*(1+0,1+0,05/2)=604,4 В ,
UВХМIN= *UС*(1-аМIХ-кА/2) ,
UВХМIN= *381*(1-0,2-0,05/2)=416,3 B ,
UВХ= *UС*(1-кА/2) ,
UВХ= *381*(1-0.05/2)=524 B .
.3 По найденным значениям Р0 и UВХ с помощью графика рис. 2 выбираем схему преобразователя
Так как шкала логарифмическая, то считаем логарифмы Р0 и UВХ:

Lg 120≈2,08

Lg524≈2,72

Согласно графика рис. 2 выбираем схему преобразователя рис.5


Рис.2. График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей.


Рис.5. Схема однотактного обратноходового преобразователя с пониженным напряжением на транзисторах
2.4 Определяем U1m и U2m при этом задаёмся следующими значениями
Напряжение коллектор-эммитер в режиме насыщения UКЭНАС=2 B;

Максимальная длительность открытого состояния транзистора γМАХ=0,5;

Напряжение на диодах в открытом состоянии UПРVD=0,7 B

Находим напряжение на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора:

источник вторичный питание трансформатор

∆U1=0,02*UВХ ;
∆U1=0,02*524=10,5 B;
∆U2=0,02*U0 ;
∆U2=0,02*12=0,24 B;
U1m= UВХМIN- UКЭНАС-∆U1 ;
U1m=416,3-2-10,5=403,8B ;
U2m= ;
U2m= =13 В .

2.5 Определяем коэффициент трансформации
n21= U2m/ U1m ;
n21=13/403,8=0,03 .
.6 Определяем значение γМIN:
γМIN= U0/( n21* UВХМАХ+ U0) ;

---

γМIN=12/(0,03*604,4+12)=0,40 ;
Так как γМIN=0,40>0,15 , устройство реализуемо.
.7 Определяем критическую индуктивность
LW1=LW1КР ;
LW1КР=UВХ* γМАХ2/(2*fn* n21*I0MIN) ;

1КР=524*0,52/(2*30000*0,03*3)=0,0291 Гн .
.8 Определяем значение γ
γ= U0/( n21* UВХ+ U0) ;
γ=12/(0,03*524+12)=0,43.
Таблица 2. Результаты расчётов

γ	γМIN	γМАХ	n21	U1m, В	U2m, В	LW1, Гн
0,43	0,40	0,5	0,03	403,8	13	0,0291

3. Выбор и расчет трансформатора
.1 Определение действующих значений I1 и I2
I1= n21*I0MAX ;

=0,03*10* =0,3 А ;

= I0MAX ;

2=10* =7,7 А .
.2 Определяем поперечное сечение стержня на поперечное сечение окна SCT*SOK
Задаёмся значениями:

Коэффициент заполнения медью окна магнитопровода КОК=0,25

Приращение магнитной индукции ∆В=0,1 Тл ;

Коэффициент полезного действия η=0,7

Определяем габаритную мощность трансформатора:
РГ= I2* U2m* γМАХ(1+ η)/(2* η) ;
РГ=7,7*13*0,5*(1+0,7)/(2*0,7)=61 Вт;
Гц/Вт;
Выбираем плотность тока j=5,7*106 А/м2

SCT*SOK = ;
SCT*SOK= =0,10*10-6 м4 = 10 см4
3.3 По значению SCT*SOK выбираем магнитопровода и уточняем его параметры
Для данной схемы предпочтительней применять разрезной магнитопровод с броневым ферритовым сердечником.

Тип магнитопровода Ш16х20 ;
SCT *SOK=13,37 см4 ;
SCT=3,2 см2 ;

Размеры L=54 мм, I0=16 мм, I=38 мм, B=20мм, H=27 мм, h=19мм, LCP=123мм;


Рис.4. Броневой ферритовый магнитопровод.
3.4 Определяем число витков W1 и W2
W1= γМАХ* U1m/( SCT*∆B*fn) ;

W1=0.5*403,8/(5,7*10-4*0,1*30000)=142 витков ;
W2=W1* n21 ;
W2=142*0,03 =4 витков.
.5 Определяем поперечное сечение жил провода q1 и q2

---

q1=I1/j ;

=0,3/5,7*106=0,05*10-6 м2 = 0,05мм2;

=I2/j ;

2=7,7/5,7*106=1,35 *10-6 м2 = 1,35мм2 ;

По рассчитанным значениям выбираем тип провода ПЭТВ (провод эмалированный термостойкий с лаковой изоляцией)

Для сечения жил провода q1 выбираем провод ПЭТВ:

Диаметр по меди 0,23 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,28 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,433 Ом*м.

Для сечения жил провода q2 выбираем провод ПЭЛШО 1,4314:

Диаметр по меди 1,35 мм;

Диаметр с изоляцией d2=1,5 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0123 Ом*м.

Пересчитываем q1 и q2 с учетом изоляции:
q1= ;
q1= =0,06 мм2 ;
q2= ;
q2= =1,76 мм2 ;

Рассчитываем SOK:
SOK= SCT*SOK/ SCT;

=13,37/3,2=4,2 см2 = 4,2*102 мм2.
3.6 Проверяем условие размещения обмотки в окне магнитопровода
(q1*W1+ q2*W2)/ SOK≤KOK ;
(0,06*142+1,76*4)/4,2*102≤0,35 ;

,03≤0,35.

Так как условие соблюдается, то обмотка разместится в окне магнитопровода.
.7 Расчет суммарной величины немагнитного зазора Iз
∆Iз=W1²*µo* SCT/LW1 ;
∆Iз=1422*4*3,14*10-7*5,7*10-4/0,0291=5*10-4 м.
µo=4*π*10-7 Гн/м.
4. Порядок расчета элементов силовой части преобразователя
.1 Исходя из значения Uвых m , определяем значение выходной емкости Сн
Сн= γМАХ* I0MAX/(2* Uвых m*fn);
Сн=0,5*10/(2*0,12*30000)=0,00083 Ф =830 мкФ.

Согласно значения Сн выбираем конденсатор К50-35 UНОМ=16 , Сн=1000 мкФ, Uf50=3,2В.

Определяем амплитуду переменной составляющей напряжения Uf :
Uf= Uf50*K;

=3,2*0,027=0,09 B

< Uвыхm
0,09<0,12

где К=0,027 определяется из рис.5


Рис.5. Зависимость коэффициента снижения амплитуды от частоты

.2 Определяем максимальное значение тока коллектора IKMAX транзистора VT1 и VT2
∆IL=U0(1- γМIN)/(fn* n212*LW1);
∆IL=12*(1-0,40)/(30000*0,032*0,0291)=11 A;

MAX= n21*(I0MAX/(1- γМАХ)+∆IL/2)/η ;

1MAX =(0,03*(10/(1-0,5)+11 /2))/0,7=1,1 А.
.3 Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе UКЭМАХ
UКЭ1МАХ=UВХМАХ+U0/ n21;
UКЭ1МАХ=604,4+12/0,03=1004,4В

По рассчитанным значениям IK1MAX и UКЭ1МАХ выбираем тип полевой транзисторов:

Необходимо чтобы:
IKMAX≥ IK1MAX;

UКЭМАХ ≥ 1,2*UКЭ1МАХ(1,2*1004,4=1205,3/2=603).
Выбираем полевой транзистор 2П803А:
Таблица 3. Полевые транзисторы

Тип транзистора	Тип проводимости	IС (IKMAX) А	UСИ(UКЭНАС) В	РКМАХ, Вт	Rсиотк
2П803А	n	3	800	60	4,5

---

Смотрите также файлы

• 1. Вопросы поставок заводами заготовок, узлов и деталей основного производства, охватывает.docx

• Законы формирования доминанты и её динамика (развитие во времени).docx

• Лабораторная работа 3 Вариант8 По дисциплине Метрология, стандартизация и сертификация Выполнил студент гр. О2Б01 Кайгородов Ю. А.docx

• златоустовский техникум технологий и экономики.docx

• Программа курса внеурочной деятельности по социальному направлению Математика в социологии.pdf