Лінійні джерела живлення

     Зміст:

     Вступ.

1. Розробка технічного завдання на проектування……………………...5

1.1. Лінійні  джерела живлення………………………………………….…5

1.2. Деталізація  технічного завдання……………………………………...5

2. Розрахунок  лінійного трансформатора………………………………...6

3. Розрахунок  і вибір елементів випрямляча……………………………13

4. Розрахунок  фільтра…………………………………………………….15

5. Розрахунок  схеми стабілізатора випрямленої  напруги……………...17

     Висновок…………………………………………………………………..19

     Список  використаної літератури………………………………………...20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     Вступ

  У ході виконання курсового проекту слід за вказаними значеннями визначити габаритні розміри трансформатора та його параметри. Розрахувати відповідні схеми випрямлячів, фільтрів та стабілізаторів та їхнього взаємного підключення. Зібрати загальну схему у програмі-симуляторі електричних кіл та промоделювати роботи всіх елементів загальної схеми.

       При виборі й розробці джерела живлення необхідно враховувати ряд факторів, обумовлених умовами експлуатації, властивостями навантаження, вимогами до безпеки і т.д.

       У першу чергу, звичайно, слід звернути увагу на відповідність електричних параметрів джерел живлення вимогам пристрою, а саме: напруга живлення; споживаний струм; необхідний рівень стабілізації напруги живлення; припустимий рівень пульсації напруги живлення. Немаловажні й характеристики джерела живлення що впливають на його експлуатаційні якості:

       • наявність систем захисту;

       • масогабаритні розміри.

     Будучи  невід'ємною частиною радіоелектронної апаратури, засоби вторинного електроживлення  повинні жорстко відповідати певним вимогам, які визначаються як вимогами до самої апаратури в цілому, так і умовами пропонованими до джерел живлення і їх роботі в складі даної апаратури. Кожен з параметрів джерел живлення, що виходить за межі припустимих вимог, вносить дисонанс у роботу пристрою. 
 
 
 
 
 

1. Розробка  технічного завдання на проектування.
1. Лінійні джерела живлення.

     Лінійні джерела живлення відрізняються  граничною простотою й надійністю, відсутністю високочастотних перешкод. Високий ступінь доступності  комплектуючих і простота виготовлення робить їх найбільш привабливими для відтворення починаючими радіоконструкторам.

          Типове лінійне джерело живлення  містить у своєму складі:

- мережний  понижувальний трансформатор 

- діодний  міст із фільтром 

- стабілізатор, який перетворить не стабілізовану напругу, одержану із вторинної обмотки трансформатора через діодний міст і фільтр, у вихідну стабілізовану напругу, причому, ця вихідна напруга завжди нижче не стабілізованої вхідної напруги стабілізатора.

 
 
 
 

Рис. 1 Структурна схема лінійного джерела живлення

2. Деталізація технічного завдання.

 

     Відповідно  до технічного завдання необхідно розробити  пристрій, який перетворював би змінну напругу мережі 220В 50Гц у постійну напругу.

     Вихідні дані:

     Напруга мережі живлення – 220В;

     Активна потужність трансформатору – 45Вт;

     Напруга на навантаженні – 5В;

     Частота напруги живлення – 400 Гц;

     Схема випрямлення – мостова;

     Cos φ – 0,85…0,95;

     Тип фільтра – г-фільтр, транзисторний фільтр;

     Стабілізатор  – інтегральний.

 

2. Розрахунок лінійного трансформатора.

     Розрахунок  лінійного трансформатору зводиться  до визначення геометричних розмірів магнітопроводу, параметрів обмоток (кількість витків, марки і діаметри проводів і параметрів трансформатора (струм холостого ходу (ХХ), напруга короткого замикання (КЗ), зміна вторинної напруги, коефіцієнт потужності, коефіцієнт корисної дії (ККД), температура перегріву і т.і.).

     Розрахунок  основних конструктивних параметрів і  вибір магнітопровода трансформатора

     Маючи величину випрямленої напруги на навантаженні, виконуємо розрахунки основних конструктивних параметрів  - U_Н=10В

     Випрямлений струм на навантаженні

  

   

  

  

     _{Обчислюю  значення  номінальних  діючих значень напруги  і струму у вторинній обробці трансформатора. Схема ввімкнення з подвоєнням напруги}

  

                           

                                                               

     Визначаємо основні розміри трансформатора

     ККД та щільність струму в обмотках трансформатора визначається за допомогою довідникових графіків

  

 

  

     Обираємо  амплітуду магнітної індукції. Для холоднокатаної сталі величина В лежить в межах  1,6…..1,8 Тл

  

     Коефіцієнт  заповнення вікна магнітопроводу залежить від проводів обмоток, ізоляції і  напруги обмоток. Обираємо

  

  

     Площина поперечного перерізу стрижня магнітопроводу і вікна

  

  

     _{Визначаємо межі припустимої ширини стрижня МП:}

  

  

  

  

  

     _{Використовуючи  результати, отримані вище, можна обрати стандартний МП:}

  

  

  

 

  

  

  

     Питомі  втрати сталі можуть бути визначеними за рисунком

  

  

  

  

  

     Активна складова струму холостого ходу

  

  

     Реактивна складова струму холостого ходу

     Питома  намагнічуваність визначається за допомогою  таблиці 

  

     Струм ХХ

  

  

     Номінальне  значення струму

  

  

  

  

     Абсолютне значення стуму

  

             

     Розрахунок  обмоток трансформатора

     Попереднє значення поперечних перерізів виконуємо за наступними співвідношеннями:

  

                 

  

                 

     ЕРС обмоток при холостому ході

  

                              

  

                              

     _{Кількість витків}

  

                                    

                                                                   

     Конструктивний  розрахунок обмоток 

  

     _{Висота  обмотки}

  

                                

  

  

     _{Коефіцієнт, який враховує щільність намотування обмотки лежить в межах від 1.1 до 1.15}

     _{Обираємо}

  

     _{Чисто витків у кожному  шарі}

  

                                    

  

                                    

     _{Число шарів кожної обмотки  для броньової  конструкції дорівнює}

  

                                                 

  

                                                 

     Товщина кожної обмотки

  

                                          

  

                                          

  

     _{Число обмоток}

  

     Сумарні втрати у проводах обмоток

  

  

  

  

  

  

     _{Середня довжина витка  обмотки}

  

                    

  

                    

     _{Вага  міді в обох обмотках}

  

                             

     _{Сумарні втрати міді}

  

                             

     ККД трансформатора

  

  

     Активний  опір кожної обмотки і повний активний опір обмоток трансформатора

     Питомий опір міді

  

  

                                 

  

                               

  

                                    
 

  

  

     _{Напруга короткого замкнення}

  

                          

     Температура перегрівання обмоток відносно навколишнього середовища

     Коефіцієнт  тепловіддачі трансформатора

  

     _{Для броньової конструкції}

  

         

  

  

     _{Загальна  поверхня охолодження}

  

                          

     _{Робоча  температура проводів обмоток}

  

                            
 
 
 
 
 
 
 

        3. Розрахунок і вибір елементів випрямляча.

     При виконанні курсового проекту я обрала схему випрямляча із подвоєнням напруги U_Н=10В.

     

     Рис.2

        За допомогою співвідношень  для розрахунку випрямлячів виконуємо обчислення.

     _{Середнє значення струму, який протікає через діод}

  

                          

     Амплітудне  значення струму, який протікає через  діод

  

                       

     Прямий  максимальний струм через діод

  

     _{Зворотня  максимальна напруга  через діод}

  

     _{Постійна  пряма напруга  на діоді}

  

     За  отриманими даними обираю марку діода – КД103Б 

  

 

     _{Прямий  опір діода Ом}

  

                       

     _{Активний  опір фази випрямляча Ом}

  

                   

     _{Розрахунковий коефіцієнт отримуємо  з таблиць}

  

                    

     _{Фазність  випрямлення}

  

     _{Коефіцієнт  пульсації}

  

                     

     _{Вихідна ємність випрямляча Ом}

     

                            
 
 
 
 
 
 
 
 

_{4. Розрахунок фільтра}

  

    

Розрахунок  транзисторного фільтра

  

        Коефіцієнт згладжування

  

        де  та – коефіцієнти пульсацій на вході і виході фільтрів відповідно.

        Приймаємо

  К_П1 = 0,01

  

        Обираємо два біполярних транзистора ГТ109Д з наступними параметрами:

        Напруга колектор-емітер

  

        Струм бази.

  

     Опори резисторів

  

;                   

  

;                  

  

    

5. Розрахунок схеми  інтегрального стабілізатора.

     Вибираємо мікросхему типу КР142ЕН3А 

     Розраховуємо  мінімальну вхідну напругу:

    

     де:

    

    

    

 

     Номінальна  вхідна напруга:

    

 

     Максимальна вхідна напруга:

    

     Визначимо максимально припустимий струм, обраної мікросхеми з умови не перевищення припустимого P_рас ІМС:

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 

      

     Розрахунок  ККД стабілізатора.

    

     де  I_вх=I_вых+I_пот

    

      

Вибір конденсаторів.

     Величина  С1 для мікросхем серії 142 повинна  бути не менш 2,2 мкФ, тобто ухвалюємо С1=2,2 мкФ.

     На  виході електролітичний конденсатор  повинен бути величиною від 1 до 5 мкФ, ухвалюємо С3=5 мкФ.

     

     

     Для підвищення стійкості стабілізатора  паралельно С3 включаємо високочастотний  керамічний конденсатор С2 величиною 0,1 мкФ.

 

 

Висновок:

         В даному курсовому проекті я спроектував інійне джерело живлення на основі розрахунку його окремих складових компонентів. Блок живлення складається з трансформатора, випрямляча, фільтра та стабілізатора. Із розрахунків встановлено блок живлення відноситься до однофазних, малої потужності, із стабілізації напруги лінійних блоків живлення.

   

На основі виконаного проекту я можу зробити  висновок про те, що джерела живлення мають дуже широке поширення у техніці, тому правильний розрахунок і підбір відповідних компонентів джерела живлення можуть гарантувати його надійну та стабільну роботу.

 

Список використаної літератури

1. Блінцов В.С., Трунов О.М., Жук Д.О. Конструювання та схемо технічне проектування елементів приладів. – Миколаїв: ЧДУ, 2007.– 91 с.
2. Терещук Р.М. Полупроводниковые приемно-усилительные устройства: Справ. радиолюбителя. – К.: Наук. думка, 1988. – 800 с.
3. Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. – 5-е изд., перераб. – М.: Мир, 1998. – 704 с.
4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учебн. Пособие для приборостроительных спец. вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк. 1991. – 622 с.
5. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПБ. КОРОНА принт, 1998. – 400 с.

6. Овсянников  И. И. Полупроводниковые приборы. –  М.: «Беларусь», 1987.– 285 с.