Расчёт импульсных стабилизаторов напряжения

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ  ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

ИНЖЕНЕРНАЯ  ШКОЛА 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА 
 

по дисциплине «Электропитание устройств и систем телекоммуникаций»

            на тему: «Расчёт импульсных стабилизаторов  напряжения» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы  
 

Принял:  ст. преподаватель

                                       
 
 
 

Владивосток

2010

 

Содержание

Введение

 

  Современная электронная техника нашла широкое  применение во всех отраслях народного  хозяйства как важное средство эффективного управления производственными процессами и объектами, а также решения разнообразных технологических задач.

  Современные средства вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры вышли за рамки класса простейших радиоэлектронных устройств. Сейчас средства вторичного электропитания представляют собой  сложные устройства, которые содержат большое количество разнообразных функциональных узлов, выполняющих те или иные функции преобразования электрической энергии и улучшения ее качества.

  Все средства электропитания можно разделить  на первичные и вторичные. К первичным  обычно относят такие средства, которые  преобразуют неэлектрическую энергию  в электрическую, например, электромеханические  генераторы, электрохимические источники  – аккумуляторы или гальванические элементы и др.

  Непосредственное  использование первичных источников затруднено тем, что выходное напряжение в большинстве случаев не поддается  регулировке, а стабильность его  недостаточно высокая. Однако для питания  электронной аппаратуры в большинстве случаев требуется высокостабильное напряжение с различными номинальными значениями – от единиц вольт до нескольких сотен вольт, в ряде случаев даже выше. По этой причине любое электронное устройство содержит вторичный источник электропитания, который подключается к одному из первичных источников.

  Средства  вторичного электропитания электронных  устройств, называется обычно источниками  вторичного электропитания (ИВЭП) предназначены  для формирования необходимых для  работы электронных элементов напряжений с заданными характеристиками. 

  При проектировании или выборе источника  вторичного электропитания необходимо знать их технические и эксплуатационные характеристики. Этими характеристиками обычно руководствуются при использовании  ИВЭП в электронной аппаратуре. Все характеристики источников вторичного электропитания можно разделить на три группы: входные, выходные и эксплуатационные.

  К входным характеристикам источников вторичного электропитания относят: значение и вид первичного источника питания, например, питающей силовой сети или аккумулятора; нестабильность питающего напряжения; частоту питающего напряжения и ее нестабильность; количество фаз источника переменного напряжения; допустимый коэффициент гармоник питающего напряжения;

  К выходным характеристикам ИВЭП обычно относят: значения выходных напряжений; нестабильность выходных напряжений; тип нагрузки или выходную мощность по каждому каналу; наличие гальванической изоляции между входом и выходом; наличие защиты от перегрузки или повышения выходного напряжения.

  К эксплуатационным характеристикам  относят: диапазон рабочих температур; допустимую относительную влажность; диапазон допустимых давлений окружающей атмосферы; допустимые механические нагрузки; коэффициент полезного действия ИВЭП; удельную мощность; надежность.

  В данной работе будет рассмотрен пример проектирования импульсного источника  питания по заданным входным и  выходным характеристикам, без учета  эксплуатационных качеств. Источники  электропитания должны в течение  определенного времени сохранять свои параметры в пределах, указанных в технических условиях, обеспечивая бесперебойную работу электронной аппаратуры. 
 
 

1. Расчет  в среде MathCAD

 

Вариант №79

 

Начальные данные:

тип сети однофазная

схема выпрямителя  однофазная мостовая

1. Расчет сетевого  выпрямителя

1.1 Рассчитываем  мощности нагрузки.

1.2 Рассчитываем сопротивления нагрузки

1.3 Рассчитываем мощность потребления для этого выберем КПД преобразователя напряжения:

1.4. Рассчитываем предельные значения напряжения выпрямленного сетевого выпрямителя

1.5. Рассчитываем значения минимального и максимального напряжения сети

1.6. Рассчитываем максимальное среднее значение выпрямленного тока, через среднее значение выпрямленного тока сетевого выпрямителя

1.7. Расчет величины  обратного напряжения на неработающем  диоде

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.8. Выбираем  диоды сетевого выпрямителя  VD1- VD4  диод КЦ 405А:  с параметрами Iпр.и=1 A, Uобр max= 600 B        

1.9. Рассчитываем значение фильтрующей емкости

Выбираем емкость  Сf 1000 х 50 В

 
 
 
 
 
 

2 Расчет высокочастотного  выпрямителя, регулировочного одноактного конвертера

Рассчитываем  коэффициент трансформации трансформатора Т1

Максимальное  значение коэффициента заполнения импульса

Рассчитываем ток вторичной обмотки Т1 и максимального тока VD, определяем индуктивность и максимальный ток катушки индуктивности (при максимальной нагрузке) .

Максимальная  нагрузка.

Расчетная индуктивность  дросселя.

 

. Выбираем диод для ВЧ выпрямителя VD6  КД 213Б  c Iпр.ср.=10A,  Uобр.=200V,   fраб=100кГц

Расчет емкости  выходного  фильтра.

Выбираем С1=100 x 25В

Определяем ток  и напряжение силового транзистора  конвертора VT1.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 
 
 

 
 

 
 
 

2.6. Расчет среднего значения тока через выпрямительный диод

2.7. Расчет величины  обратного напряжения на неработающем  диоде

2.8 Выбираем транзистор VT1   КТ838А.:

3. Расчет предварительных  усилителей.

3.1 Выбираем схему  с трансформаторной связью.

3.2 Расчет начинаем  с напряжение U2

Рассчитываем входной ток

  3.4 Сопротивления базовой цепи силового транзистора.

выбираем    8 Ом.

3.5  Выбираем  напряжение питания схемы управления =27V

3.6  Исходя  из баланса мощностей:

 
 
 
 
 

 

3.3 Коэффициент насыщения VT1, VT2

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.7 На основе  этих параметров выбираем транзистор VT2   КТ603 Б, характеристики :

3.6 Расчитываем  ток базы

3.6 Расчитываем  сопротивление резистора R2.

Выбираем R2 = 8 кОм

4. Расчет схемы сравнения и усиления сигнала ошибки.

4.1 Выбираем  стабилитрон для источника опорного  напряжения стабилитрон КС175 и  рассчитываем балластное сопротивление  параметрического стабилизатора. 

4.2 Рассчитываем  сопротивления делителя измерительной  цепи задав ток делителя 1mA.

сопротивления делителя:

4.3 Рассчитываем  компаратор СС и УСО. 

Задаем коэф. усиления=30, выбираем вх. сопротивление  компаратора R6 = 6.2 кОм 

Сопротивление ОС компаратора

выбираем ближайшее  значение для  R7=180 кОм 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выбираем R5 = 5 кОм

 

Выбираем R3 = 8 кОм

Выбираем R2 = 20 кОм

Заключение

 

      В данной курсовой работе была рассмотрена методика разработки импульсных источников вторичного электропитания, основные условия стабилизации напряжения и методы их реализации. Согласно техническому заданию был рассчитан импульсный стабилизатор напряжения и составлена его принципиальная и структурная схема.

      Данный  расчет, можно назвать предварительным, т.к. в любом случае оборудование такого рода, после проектирования должно пройти испытание и тестирование и соответствующие доработки.

      В данной работе не учитывались эксплуатационные качества, такие как диапазон рабочих температур; допустимую относительную влажность; диапазон допустимых давлений окружающей атмосферы; допустимые механические нагрузки; коэффициент полезного действия ИВЭП; удельную мощность; надежность.