Міністерство сільського господарства і продовольства Республіки Білорусь
Установа освіти
Білоруський державний аграрний технічний університет
Кафедра автоматизованих систем управління виробництвом
Курсова робота
з дисципліни В«Електроніка та основи мікропроцесорної технікиВ»
Стабілізатори напруги і струму
Розділ 2
варіант 12
виконав:
студент гр.3еаПашкевіч А. П.
перевірив:
к.т.н., доцент Матвєєнко І.П.
Мінськ - 2009
Зміст
1. Проектування і розрахунок стабілізатор напруги послідовного
2. Проектування і розрахунок однофазного мостового випрямляча ............. 10
Список використаних джерел ................................................... 15
Введення
Стабілізатор напруги (або струму) - це пристрій, автоматично забезпечує підтримання напруги (або струму) навантажувального пристрою з заданим ступенем точності.
Напруга (або струм) навантажувального пристрою може сильно змінюватися при впливі зовнішніх дестабілізуючих факторів, якими є: зміна напруги в мережі, зміна температури, коливання частоти струму і т.д. Щоб ці фактори не чинили впливу на роботу електричних пристроїв, застосовують стабілізатори.
Класифікація стабілізаторів:
1) по стабілізіруемой величиною:
- стабілізатори напруги;
- стабілізатори струму;
2) за способом стабілізації:
- параметричні;
- компенсаційні.
Параметричні стабілізатори.
За допомогою параметричного стабілізатора (ПС) напруги можна отримати напругу стабілізації Uст від декількох У до декількох сотень В. У ПС використовується напівпровідниковий стабілітрон VD, який включають паралельно Rн. Послідовно із стабілітроном включають баластний резистор Rб для створення необхідного режиму роботи (рис.1).
Малюнок 1
При зміні Uвх під дією коливання напруги живильної мережі або зміни опору навантаження Rн, Uн змінюється незначно, так як воно визначається Uст стабілітрона, яке мало змінюється при зміні протікає через нього струму, що видно на ВАХ стабілітрона (рис.2).
Малюнок 2
Для отримання електричної енергії потрібного виду часто доводиться перетворювати енергію змінного струму в енергію постійного струму (процес випрямлення), або енергію постійного струму в енергію змінного струму ( процес інвертування).
Пристрої, за допомогою яких здійснюються такі перетворення, називаються випрямлячами і інверторами, відповідно. Випрямлячі і інвертори є вторинними джерелами електроживлення (ІВЕ).
Класифікація випрямлячів:
1) по можливості управління:
-некеровані, коли на виході випрямляча отримують випрямлена постійна напруга;
- керовані, коли на виході випрямляча необхідно змінити значення випрямленого струму;
2) по числу фаз первинного джерела живлення:
- однофазні (випрямлячі малої та середньої потужності);
- багатофазні, зазвичай 3-х фазні (випрямлячі великий потужності);
3) за формою випрямленої напруги:
- однополуперіодні;
- двухполуперіодні.
Випрямлячі змінного струму
На вхід випрямляча подається змінна напруга U1, яке за допомогою трансформатора Тр змінюється до необхідного значення U2, яке перетвориться вентильною групою (або одним вентилем) в пульсує напруга U01. Випрямлена напруга U01 має, крім постійної складової, ще й змінну складову, яка за допомогою фільтра, що згладжує Сф знижується до необхідного рівня, і напруга U02 на виході фільтра подається на стабілізатор Ст, який підтримує незмінним напруга на навантаженні Uн при зміні значень вхідної напруги і опору Rн.
Для випрямлення однофазного змінного напруги застосовують 3 основних типи випрямлячів:
- однополуперіодний;
- двухполуперіодний бруківці;
- двухполуперіодний з виведенням середньої точки вторинної обмотки трансформатора.
Малюнок 3. Схема однофазного випрямляча.
1. Проектування і розрахунок стабілізатор напруги послідовного типу
У результаті розрахунку:
Обрати типи використовуваних транзисторів;
Розрахувати параметри елементів схеми;
Накреслити принципову електричну схему стабілізатора напруги.
Вихідними даними є:
Вихідна напруга U вих = 15 В;
Граничне відхилення О”U вих = В± 1 В;
Струм навантаження Iн = 0.3 А;
Допустимі відносні зміни вхідної напруги
О”Uвх/Uвих = В± 10%
5) Коефіцієнт стабілізації Кст = 60.
Методика виконання завдання № 1.
Вибираємо тип регулюючого транзистора VТ1 і його режиму:
Uвх min = U вих + О” U вих + | U КЕmin | = 15 +1 +3 = 19 B, де
| U КЕmin | - мінімальна напруга між колектором і емітером
транзистора Т1, при якому його робота не заходить в область насичення.
Для потужних транзисторів, які використовуються в якості регулюючого елемента, | U КЕmin | = 1 Г· 3 В При розрахунку приймають | U КЕmin | = 3 В
Uвхmin = 1,1 в‹… 19 = 20,9 В
Uвх = 1,1 в‹… 20,9 = 22,9 В
Знаходимо | UКЕ1mах | і максимальну потужність, розсіює на регулюючому транзисторі РКmах:
| UКЕ1mах | = Uвхmах-Uвихmin = 22,9-14 = 8,9 В
РКmах = | UКЕ1mах | в‹… Iн = 8,9 в‹… 0,3 = 2,67 Вт
Вибираємо по довіднику [2] транзистор КТ8426, для якого
Рк мах = 3Вт, Ік мах = 5А, h21Е> 15, | U КЕmin | = 200 В
2.Вибор типу узгоджувального транзистора VТ2 і його режиму. Колекторний струм транзистора VТ2:
Iк2 ≈ Iе2 = IОґ1 + IR4 = Iк1/h21Е + IR4 = Iн/h21Е + IR4,
де IR4 - додатковий струм, що протікає через резистор R4 Для малопотужних транзисторів, що використовуються як узгоджувального елемента, додатковий ток вибирають в межах 1-2 mА. Прийнявши IR4 = 1,5 mА, отримаємо: Iк2 = 0,3 в‹… 103/30 +1,5 = 11,5 mА.
Визначаємо максимальні значення напруги UКЕ2 і потужності РК2 узгоджувального транзистора:
| UКЕ2mах | ≈ | UКЕ1mах | = 8,9 В
РК = Iк2 в‹… | UКЕ2mах | = 11,5 в‹… 10-3 в‹… 8,9 = 102 mВт
Вибираємо по довіднику транзистор типу КТ201В зі наступними параметрами:
Ік max = 20 mА> 11,5 mА;
| UКЕmах | = 10В> 8,9 В;
Рк = 150mВт> 102mВт;
h21Е = 30 ... 90
3.Рассчітиваем опір резистора R4:
R4 = U вих/IR4 = 15/1,5 в‹… 10-3 = 10 кОм
4.Вибор підсилювального транзистора VТ3 і його режиму.
Як підсилювального транзистора використовують малопотужні транзистори. Зазвичай, з технологічних міркувань транзистори VТ2, VТ3 вибирають одного типу. Вибираємо КТ201B.
Задаємося напругою | UКЕ3 | = 8,9 В <| UКЕ3max | = 10В .
Визначаємо опорна напруга:
Uоп = Uвих - | UКЕ3 | = 15 - 8,9 = 6,1 В.
Для отримання такого опорного напруги використовуємо стабілітрон (за довідником) типу 1N1984, у якого Uст = 6,8 В, Iст = 5 mА.
5.Определіть значення обмежуючого опору R5:
R5 = Uвих - Uоп/Iст - Iе3 = 15 - 6,1/(5 - 1) в‹… 10-3 = 2,2 кОм
Iе3 ≈ Iк3, а Iк3 вибирають в межах 1 ... 1,5 mА.
З рівняння Кірхгофа UЕОґ1 + UЕОґ2 + UR3 - | UКЕ1 | = 0.
З урахуванням того, що UЕОґ1, UЕОґ2 ≈ 0, отримуємо UR3 ≈ | UКЕ1 |. Звідси знаходимо опір R3:
R3 = UR3/IR3 ≈ | UКЕ1 |/Iк3 + IОґ2 ≈ 8,9/1 + 0,38 = 6,4 кОм, де
Iк3 ≈ Iе3 = 1 mA, а IОґ2 = Iк2/h21Е = 11,5/30 = 0,38 mA
6. Розрахунок дільників напруги.
З виразу (R8 + 0,5 R7)-Iдел ≈ Uоп, де Iдел - струм, що протікає через дільник R6, R7, R8.
Отримуємо
R7 = Uоп - Iдел в‹… R8/0,5 в‹… Iдел.
Вибираємо Iдел з умови: Iдел> (5 Г· 10) IОґ3.
Приймемо
Iдел = 100 в‹… IОґ3 = 100 в‹… Iк3/h21Е = 100 в‹… 1/30 = 3,3 mА.
Задамося значенням R8 = 1,5 кОм, тоді
<...
