Стабилизатор на постоянно напрежение



Дата20.06.2017
Размер120.73 Kb.


μμμμμТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - СОФИЯ

катедра Силова Електроника



КУРСОВ ПРОЕКТ


на: Васил Драгомиров Драганов
факултет: ФЕТТ специалност: Електроника

група: 58 фак.№ 06025124


дисциплина: Токозохранващи Устройства


тема: “Стабилизатор на постоянно напрежение”

Дата на предаване: .12.2001г.

ръководител: .....................................

/доц.д-р П.Карамански/



Съдържание



  1. Приложено задание.

  2. Изходни данни. стр. 2

  3. Обяснителна записка. стр. 3

  4. Графична част. стр. 18

    1. Пълна принципна схема ( по БДС ).

    2. Спецификация на елементите ( по БДС ).

    3. Разработване на печатна платка.

5. Използвана литература. стр. 19

  1. Приложение – включва листинги с подробна стр. 20

информация за някои от използваните елементи.

2. Изходни данни.
Изходно напрежение: Uизх = 8 V
Товарен ток: IT = 1 A
Коефициент на пулсации: KП = 3 %
Максимална стойност на IT:ITmax = 1.1 A
Захранващо напрежение: 220 V / 50 Hz
Изменение на захранващо напрежение: + 10% / - 15%


  1. Обяснителна записка.

Проектираният стабилизатор се състои от три основни функционални блока – мрежов стабилизатор, токоизправител + филтър и стабилизатор на напрежение. По - долу е описан начина по който са изчислени тези три блока, като е започнато от проектирането на стабилизатора и свършва с проектирането на мрежовият трансформатор. По – подробна информация за използваните дискретни елементи и използваната интегрална схема може да се намери в приложението към проекта.


Проектираният стабилизатор на напрежение представлява електронен преобразувател на променливо напрежение ( напрежението на входа  220V ) в постоянно ( 8V на изхода ). Освен преобразуването той стабилизира изправеното напрежение. Преобразуването на променливото напрежение в постоянно се извършва от токоизправителя, а трансформатора осигурява намаляването на амплитудата на входното напрежение до необходимата стойност.

Основните градивни блокове на стабилизатора са три :



  1. Мрежовият трансформатор служи за съгласуване на напреженията на променливотоковата и постояннотоковата верига ( 220V – 13,75V ). Той разделя гялванично двете вериги, което осигурява допълнителна безопасност.

  2. Вентилната група преобразува променливото напрежение в постоянно

( реализирана е по схема “Грец” – еднофазен мостов токоизправител ).

Филтриращият кондензатор задържа всички хармоници и пропуска само

постоянната съставка.


  1. Стабилизатора на напрежение поддържа неизменна стойността на изходното напрежение ( реализиран е с ИС μА723 + транзистор за разширяване на обхвата по ток ).


1. Проектиране на стабилизатора на напрежение.
При проектирането на стабилизатора е използвана интегралната схема μA 723, която представлява стабилизатор на напрежение с вграден източник на еталонно напрежение ( ИЕН ) и усилвател. Използваната ИС μA 723 е изработена в корпус DIL - 14.
Забележка: В приложеният листинг с информация за

μA 723, ИС е дадена в корпус DIL – 14. Разликата между корпус DIL - 14 и корпус ТО – 100 е в номерацията на изводите, като при корпус ТО – 100 липсва единят извод (9).

Вътрешната блокова схема на μA 723, както и номерацията и предназначението на изводите са следните ( В скоби е дадена номерацията на изводите при корпус

ТО – 100 ) :





Изводи 12(-) и 7(+) са за захранване на вътрешните вериги с напрежения от 8 до 40 V. На извод 6 е изведен източника на еталонно напрежение Uref = 7,1V. Изводи 4 и 5 са съответно инвертиращият и неинвертиращият вход на усилвателя. Изводи 2, 13 и 3 са съответно база, колектор и емитер на транзистора Т2 служещ за реализиране на схема за защита по ток. Изводи 11 и 10 са съответно колектор и емитер на изходният за схемата транзистор Т1. На извод 9 е изведен анода на стабилитрон за 6,2 V.


Поради стойността на зададеният изходен ток ( IT=1A ) и останалите изисквания към стабилизатора избраната схема е следната :



  1. Изчислява се нужният статичен коефициентн на усилване по ток на регулиращият транзистор за постигане на изходен ток на ИС μA 723

IИС = 10 mA.

Изчисляват се и станалите изисквания към транзистора за разширяване на

обхватапо ток.


2) ( плюс допълнителният ток през делителите – няколко mA,

приблизително 10 mA ).




  1. Изчислява се входното напрежение.



където “в” е относителното намаление на входното напрежение, а “а” е

относителното му увеличение :

от тук следва че максималният ток UCE на транзистора Т1 при късо на

изхода е 13,48 V.





  1. Изчислява се токът на късо съединение.





  1. Изчислява се отделената от транзистора мощност.




    • при режим на късо съединение.




    • в нормален работен режим.



Чрез изчислените изисквания избираме подходящ транзистор. Избраният

транзистор е тип PNP – 2SB1201S с производител SANYO и следните

характеристики :


По – подробна информация за транзистора можеда се вземе от приложеиня

листин.



  1. Изчислява се необходимият радиатор към транзистор, осигуряващ му нужното разсейване на мощност.

За изчислениеята са нужни следните данни:


ta = 45 оС- максимално допустима температура на околната среда

tjmax = 150 оС - максимално допустима температура на прехода колектор емитер на транзистора.
а) Изчислява се съпротивлението преход – корпус на транзистора.

б) Закрепването става директно към радиатора чрез силиконова паста.

( Rtcp = 0,5 oC/W )
Определяме сумарното топлинно съпротивление преход – радиатор.

в) Определяме топлинното съпротивление на радиатора.
Избираме стойност за tj < 150 oC  130 oC


г) Изчислява се площа на радиатора.

Трябва да се вземе предвид, че ако част от площа на охлаждащият радиатор е долепена до топлоизолиращи детайли, то тя трябва да се приспадне от общата площ.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R5.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R5 = 1,3 

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 1,3 , при толеранс 5 % и разсейвана

мощност 2 W.


  1. Избира се ток през делителя R3 - R4  приблизително 10 пъти по – голям от тока на консумация. Ибира се стойност IДЕЛ = 10 mA.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R3.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R3 = 82 

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 82 , при толеранс 5 % и

Разсейвана мощност 0,05 W.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R4.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R4 = 750 

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 750 , при толеранс 5 % и разсейвана

мощност 0,1 W.


  1. Избира се ток през делителя R6 – R7. Избира се IДЕЛ = 1 mA.



  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R7.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R7 = 6,7 к

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 6,8 k, при толеранс 5 % и

разсейвана мощност 0,05 W.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R6.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R6 = 910 

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 910 , при толеранс 5 % и разсейвана

мощност 0,05 W.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R2.



Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R2 = 820 

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 820 , при толеранс 5 % и разсейвана

мощност 0,1 W.


  1. Изчислява се съпротивлението на резистора R1.



Този резистор предотвратява самовъзбуждането на Т1 и за това може да се

избере стойност за неговото съпротивление от порядъка на 1 M.

Избира се стандартна стойнот за съпротивлението на резистора :

R1 = 1 M

Мощността отделена върху резистора е:

Избира се резистор със съпротивление 1 M, при толеранс 5 % и разсейвана

мощност 0,05 W.



  1. Изчислява се коефициента на предаване по напрежение на делителя R6 – R7.






  1. Изчислява се коефициента стабилизация на стабилизатора.


kДУ – коефициент на усилване на усилвателя.




  1. Изчислява се вътрешното съпротивление на стабилизатора.






  1. Изчислява се капацитетът на кондензатора С3.


Избира се стандартен кондензатор със стоиност 560 F, при толеранс 5 % и

напрежение 10 V.


  1. Кондензатора С2 се избира между 100 – 10000 pF.

Избираме C2 = 1 nF.
2. Проектиране на токоизправител и филтър. Проектиране на мрежовият трансформатор.
2.1. Проектиране на токоизправител и филтър.
Избраният токоизправител е еднофазен мостов токоизправител ( схема “Грец” ) с капацитивен филтър. Избран е заради доброто използване на трансформатора и добрите си показатели.




  1. Избира се вътрешното съпротивление на токоизправителя, със стойност на к.п.д. между 80-90 %.





  1. Изчислява се параметъра А.



p = 2 – заради типа на токоизправителя ( мостов ).
а) Определяме  от графика *8.2.

 = 43о

б) Определяме В от графика *8.3.

В = 1,02



  1. Изчисляваме ефективната стойност на напрежението въвъ вторичната намотка на трансформатора.






  1. Изчислява се максималното обратно напрежение върху вентилите.





  1. Изчислява се коефициента на трансформация на трансформатора.


а) Отчитаме F от графика *8.4.

F = 6,5


  1. Изчислява се амплитудата на тока през вентилите и вторичната намотка на трансформатора.



а) Отчитаме D от графиката на фигура *8.5.

D = 2,2



  1. Изчислява се ефективната стойност на тока през вторичната намотка на трансформатора.





  1. Изчислява се ефективната стойност на тока през първичната намотка на трансформатора.



а) Отчита се H от фигура *8.6.

за p = 2; H = 360




  1. Изчислява се капацитета на филтровия кондензатор.



Избира се кондензатор със стандартна стойност 750 F, при толеранс 5 % и

работно напражение 16 V.




  1. Изчисляват се стойностите на  = за четири стойности на товарния ток и се

отчита cos от графика *8.7.







  1. Изчислява се и се построява външната характеристика на токоизправителя.

UИЗХ=f(IИЗХ)









Използваните диоди в токоизправителната схема са четири еднакви диода,

които трябва да отговарят на изискванията :


Избраният диод е PBYR325CTD с производител PHILIPS, със стоиности :



Подробна информация задиода може да се намери в приложението към

проекта.


2.2. Проектиране на мрежовият трансформатор.
Изходните данни за трансформатора са следните :



  1. Пресмята се изчислителата мощност на трансформатора.





  1. Избира се Ш – образен магнитопровод. Изработините с такъв магнитопровод трансформатори са с проста конструкция и са евтини.

Недостатъците са големия собствен паразитен капацитет на намотките, голямата чувствителност към външни магнитни полета.



  1. Избира се максималната магнитна индукция.





  1. Определя се сечението на магнитопровода.

Коефициента к се избира между 0,99 и 1,25. Избраната стойност е 1.







  1. Изчислява се максималната и минималната широчина на магнитопровода.






  1. Избира се стандартен пакет ламели. Избран е пакет Ш 25х25 с широчина на ламелата а = 25 mm ( взима се в предвид дебелината на изолацията между ламелите ), със сечение на пакета SCT = 5,6 – изчисленията се провеждат с това сечение.



  1. Изчислява се броят на навивките.

а) За първичната намотка



б) За вторичната намотка

За компенсация на пада на напрежението в трансформатора

броя на навивките на вторичната намотка се увеличава с 10 %.





  1. Изчислява се токът през първичната намотка.



Мощността на първичната намотка се увеличава с 10 % относно изчислената,

поради наличието на загуби в трансформатора.




  1. Токът през вторичната намотка е даден.





  1. Изчислява се диаметърът на проводниците.

Избранат плътността на тока е j = 2,5 A/mm2 = j1 = j2.


а) За първичната намотка.

Избира се стандартна стойност за d1 = 0,25 mm.

Действителната плътност на тока е :



б) За вторичната намотка.

Избира се стандартен проводник с диаметър d2= 0,96 mm.

Действителната плътност на тока е :






  1. Изчислява се общото сечение на проводнците в намотките.





  1. Изчислява се коефициента на запълванена прозореца на магнитопровода.



Стойността на коефициента на запълване е в допустимите граници.

Т.е. 0,3


  1. Изчислява се масата на медта в трансформатора.

а)


б)
където :

M = 8,9 g/cm3 е плътността на медта.

lCP – средна дължина на една навивка

 - брой навивки

q – сечение на проводника в mm2



  1. Изчисляват се загубите в медта.





  1. Изчислява се масата на магнитопровода.



където :

VCT – обем на магнитопровода.

CT – плътност на стоманата = 7,8 kg/cm


  1. Иззчисляват се загубите в магнитопровода.


където :

pCT – специфични загуби на феромагнитния материал при честота 50 Hz и

Bmax = 1 T ( от 1 до 5 kg ).





  1. Изчислява се коефициентът на полезна действие на трансформатора.






  1. Изчислява се температурата на повърхността на трансформатора.



където :

t – коефициент на топлоотдаване  1,3.10-3.

SОХЛ – охлаждащата повърхност на целият трансформатор.

Прегряването повърхността на трансформатора е 19,8 оС. Най – нагрятата

точка в дълбочина ще има температура на прегряване :

to = 19,8 + 15 = 31,8 oC  това е по – малко от зададената допустима

стойност от 55 oC.


  1. Графична част.



    1. Пълна принципна схема ( по БДС ).



    1. Спецификация на елементите ( по БДС ).




    1. Разработване на печатна платка.



  1. Използвана литература.

1. Николай, Й.С. “Токозахранващи устройства”. С.,Техника. 1999.


2. Стефанов.Н. “Ръководство за проектиране на токозахранващи устройства”.

София.
3. Златаров, В., Л.Доневска и др. “Ръководство за проектиране по електронни аналогови схеми и устройства”. С.,Техника, 1993.



Приложение




База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница