Файл: Курсовая работа 3курс 2сем.docx

Оглавление

Техническое задание……………………………………………………………………………………

1. Введение…………………………………………………………………………………………………………

1.1 Электрическая функциональная схема блока питания

2. Оценка КПД компенсационных стабилизаторов и габаритной

мощности силового трансформатора …………………………………………

2.1 КПД компенсационных стабилизаторов …………………………

2.2 Габаритная мощность …………………………………………………………………

2.3 Расчет мощности, рассеиваемой регулирующими

транзисторами ……………………………………………………………………………………………

2.4 Расчет абсолютного коэффициента стабилизации схем

2.5 Расчет необходимого коэффициента усиления схем

усилителей ……………………………………………………………………………………………………

3.Выбор и расчет элементов электрической принципиальной

схемы …………………………………………………………………………………………………………………

3.1 Регулирующий элемент ………………………………………………………………

3.2 Усилитель постоянного тока ………………………………………………

3.3 Расчёт выходного сопротивления ……………………………………

3.4 Расчет и выбор элементов схемы защиты от перегрузок

по току………………………………………………………………………………………………………………

4.Расчет и выбор конденсаторов сглаживающего фильтра

5. Выбор силового трансформатора ………………………………………………

5.1 Трансформатор……………………………………………………………………………………

6. Расчет и оптимизация конструкции охладителей для силовых транзисторов …………………………………………………………………………………………………

7. Выводы и заключения …………………………………………………………………………

Литература ……………………………………………………………………………………………………

Приложение 1 ………………………………………………………………………………………………

Приложение 2 ………………………………………………………………………………………………

Техническое задание

Напряжение на выходе первого канала электронного блока питания (ЭБП): +15В

Напряжение на выходе второго канала электронного блока питания (ЭБП): -6,3В

Номинальный ток нагрузки первого канала ЭБП: 0,7А

Номинальный ток нагрузки второго канала ЭБП: 3А

Нестабильность входного напряжения первого канала ЭБП: 25%

Нестабильность входного напряжения второго канала ЭБП: 25%

Нестабильность выходного напряжения первого канала ЭБП:2%

Нестабильность выходного напряжения второго канала ЭБП:2%

Уровень пульсации на выходе первого канала ЭБП: 2мВ

Уровень пульсации на выходе второго канала ЭБП: 2мВ

Максимальная температура окружающей среды: +60oC

Минимальная температура окружающей среды: -40oC

1.Введение

Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменное напряжение сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданное постоянное напряжение.

Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное. В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания. Обычно он представляет собой конденсатор большой ёмкости.

Основными элементами, на которых построен блок питания в данном курсовом проекте, являются:

-трансформатор;

-диодный мост;

-интегральный стабилизатор напряжения;

-усилительный каскад.

1.1 Электрическая функциональная схема блока питания.

Схема включает следующие блоки:

А1-силовой трансформатор;

А2,А6-выпрямители с фильтрами;

А3,А7-регулирующие транзисторы;

А4,А8-усилители постоянного тока (См. приложение 1);

А5,А9-датчики обратной связи, совмещающие функции

датчиков выходного на­пряжения.

2.Оценка кпд компенсационных стабилизаторов и габаритной мощности силового трансформатора.

2.1. Кпд компенсационных стабилизаторов.

Рассчитывается минимальное значение входного напряжения схемы:

где Uрэ min -минимальная разность потенциалов между коллектором и эмиттером регулирующего транзистора, обеспечивающая его работу в нормальном активном режиме, Uд - падение напряжения на диоде выпрямителя.

Для кремниевых транзисторов величина Uрэ min не превышает 4В, а в кремниевых выпрямительных диодах малой и средней мощности прямое падение напряжения не превышает 1В.

Рассчитывается номинальное значение входного напряжения схемы:

Первоначально оценивается КПД схем компенсационных стабилизаторов последовательного типа. Расчет КПД проводим с учетом потерь на диодах выпрямителя:

2.2. Габаритная мощность.

Рассчитывается габаритная мощность силового трансформатора.

Задаемся КПД трансформатора порядка 85%:

2.3. Рассчитывается мощность, рассеиваемая регулирующими транзисторами.

Рассчитывается максимальное входное напряжение подаваемое на вход стабилизатора:

Рассчитывается максимальное падение напряжения на регулирующих элементах:

Рассчитывается максимальная мощность рассеиваемая на регулирующих элементах:

2.4.Расчет абсолютного коэффициента стабилизации схем.

Определяется величина входного напряжения:

Определяется относительный коэффициент стабилизации каналов:

Абсолютный коэффициент стабилизации:

2.5.Расчет необходимого коэффициента усиления схем усилителей.

Поскольку датчики А5, А9 используются для коррекции выходного

напряжения стабилизаторов, то их коэффициенты передачи могут изменяться

в пределах 0,7-0,9.

Задаётся минимальное значение этого коэффициента 0,7.

Простейшие схемы компенсационных стабилизаторов имеют Kпвх,

незначительно отличающийся от единицы. Принимается 1.

Коэффициент усиления регулирующего элемента, который в большинстве случаев включается по схеме ОК, также близок к единице. Принимается 1.

При расчете зададимся:

Расчет необходимого коэффициента усиления схем усилителей проводится по формуле для определения коэффициента стабилизации:

где Kу - искомый коэффициент усиления УПТ; Kд -коэффициент передачи датчика выходного напряжения,

совмещающего функции корректора Uвых;

Kур -коэффициент усиления по напряжению регулирующего

элемента; Kп вх -коэффициент передачи входного напряжения напрямую через регулирующий элемент.

Получены все данные для выбора и расчета элементов электрической принципиальной схемы стабилизаторов. Целесообразно начать расчет схемы с большим

значением Kу.

3.Выбор и расчет элементов электрической принципиальной схемы.

3.1.Регулирующий элемент.

Рассчитывается необходимый коэффициент передачи тока регулирующих транзисторов. Для этого задаемся базовым током транзистора в диапазоне 50...150 мА.

Так как рэ <100 то регулирующий элемент целесообразно выполнить по схеме эмитерного повторителя.

Максимально - допустимый ток коллектора выбранных транзисторов должен превышать ток нагрузки в 1,5...2 раза. Предельно - допустимое напряжение на коллекторе также должно быть выше максимального входного напряжения регулирующего элемента как минимум в 1,5 раза.

Расчёт максимально - допустимого тока коллектора регулирующих транзисторов.

Расчёт предельно - допустимого напряжения на коллекторах регулирующих транзисторов.

Применим транзисторы :

VT1: VT2:

КТ815B КТ840Б

N-P-N N-P-N

Ikmax=1,5 А Ikmax=6 А

β= β=10-100

Ukmax=60 В Ukmax=350 В

Uкэ.нас=1В Uкэ.нас=0,6В

3.2.Усилитель постоянного тока.

Основные требования к УПТ - обеспечение заданного коэффициента усиления по напряжению, а также высокой температурной стабильности этого коэффициента и положения исходной рабочей точки. Расчет резисторов R2,R3,R4.Рассчёт резистора R3.

Расчёт резистора R2.

Резистор R2 рассчитывается из следующего условия :

R3/(R2+R3)=0.95

Расчёт резистора R4.

Расчёт резисторов R5,R6,R7.

Найдем ток, протекающий через делитель первого и второго каналов:

Рассчитаем мощность, рассеиваемую каждым резистором делителя (для обоих каналов):