Түзеткіш құрылғылар

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ..................................................................................................................3

1. Түзеткіш құрылғылар..........................................................................................4

1.1 Түзеткіш схемалары..........................................................................................5

1.2 Үш фазалы түзеткіш..........................................................................................7

1.3 Тегістегіш сүзгілер............................................................................................8

1.4 Стабилизаторлар мен  түрлендіргіштер...........................................................9

2 Есептеу бөлімі....................................................................................................11

2.1 10-Вт-қа төмендеткіш  синхронды түрлендіргіш..............................................

2.2 Индукторды жобалау......................................................................................12

2.3 Кілттің өрістік МОП-транзисторларын  және синхронды түзеткіштерді  таңдау......................................................................................................................13

2.4 Бақылау микросхемасын  таңдау (U1)............................................................15

2.5 Өтпелі элементтің өрістік  МОП-транзисторларымен синхронды  түзеткіштер арасындағы кешігу уақытын орнату..............................................17

2.5.1 Жаппамен (затвор) басқару  трансформаторын жобалау (Т1)......................

2.5.2 Тоқты санау резисторы  (R15) және кернеуді санаудың резисторлық  бөлгіші (R11 және R13).............................................................................................

2.5.3 «Шығыс басқару сұлбасының» сипаттамаларын анықтау.......................19

2.5.4 Компенсациялық полюстерді  және қателіктерді күшейту «нольдерін»  орналастыру...........................................................................................................20

2.6 Тоқ бойынша басқарылатын  және нолдік кернеу жағдайында  қайта қосылатын квазирезонансты  жобалау.................................................................22

2.6.1 Жобалық спецификафия..................................................................................

2.6.2 Резонанстық тербелмелі  контурды жобалау..............................................25

ҚОРЫТЫНДЫ....................................................................................................32

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі....................................................................33

 

 

 

КІРІСПЕ

Электрондық құрылғылардың  қалыпты жұмыс жасауын қамтамасыз ету үшін ең алдымен қорек көзі деп аталатын энергия көздері  қажет. Бұл үшін көптеген жағдайларда  тұрақты кернеу көздері қолданады.

Радиоэлектроника дамуының бастапқы кезеңінде қорек көздері ретінде гальваникалық батареялар қолданылды. Олардың негізгі кемшіліктері (әсіресе жүздеген вольт болатын тұрақты кернеулер кезінде) жиналып қалатындығы және қызмет ету мерзімінің аздығы болып табылады. Сондықтан кейінірек бұрыңғыларына қарағанда жетілдірілген құрылғылар жасалып шығарылды, олар арқылы айнымалы керенуді тұрақтыға түрлендіру мүмкін болды. Мұндай қорек көздерінің ыңғайлылығы, оларда жиілікті өндіргіш теп аталатын төменгі жиілікті айнымалы кернеулер қолданылады. Бірақ та транзисторлық электрониканың дамуы, әсіресе, қоректенуі үшін төменгі вольтты қуаты аз көздер қажет болатын аз қуатты тасушы құрылғылар гальваникалық батареяға деген қызығушылықты тудырды. Қазіргі уақытта қорек көздерінің бұл екі типі де қолданылады: тасушы аппаратураларда – кіші габаридті гальваникалық батареялар және аккумуляторлар, ал стационарлық аппаратураларда – жиілікті өндірушілердің айнымалы керенуін тұрақтыға түрлендіретін қорек көздері қолданылады.

Қазіргі уақытта қорек  көздері деп электронды аппаратураларды  электр энергиясы мен жабдықтауға  арналған және электр энергиясын өндіріп, оны электрондық аппаратураның  әр бір түйінінің қалыпты жұмыс жасауына қажетті түрге келтіретін, құрылғылар мен аспаптар кешенін ұсынатын құрылғыларды айтамыз.

 

 

 

 

 

 

1 ТҮЗЕТКІШ ҚҰРЫЛҒЫЛАР

 

Электрондық құрылғыларды, аппатартарды қоректендіруге қажетті тұрақты тоқ көзін алу үшін түзеткіштік құрылғылар қолданылады. Осындай айнымалы ток энергиясын, тұрақты ток энергиясына түрлендіретін құрылғылар қоректену көздері деп аталады. Түзеткіштер бұл құрылғы, айнымалы тоқты тұрақты тоққа түрлендіру қызметін атқарады.

торап 

      

Сурет 1.1.1 Түзеткіштің құрылымдық схемасы.

Түзеткіштің құрылымдық сұлба  құрамына мыналар кіреді: күштік трансформатор, қоректенетін айнымалы кернеуді түрлендіру үшін қызмет атқарады. Вентиль айнымалы тоқты түзеткіш тоққа түрлендіруді қамтамасыз етеді. Тегістегіш сүзгілер тұрақтыға формасы бойынша жақын, түзетілген тоқты тұрақты тоққа түрлендіру қызметін атқарады. Түзеткіштің негізгі техникалық параметрі кіріс кернеу мәні U мен тоқ I, орташа түзетілген кернеу U_орт мен I_орт, бүлкілдеуді тегістейтін коэффициент q, пайдалы әсер коэффиценті η болып табылады. Электронды аппаратураның әр түрлі түйіндері мен блоктарды қоректендіру үшін, айнымалы тогы бар бір фазалы тораптан жұмыс істейтін түзеткіштерді жиі қолданады. Мұндай түзеткіштерді бір фазалық дейміз. Олар бөлінеді: 1) бір жарты периодты 2) екі жарты периодты 3) кернеуді көбейту сұлбасы. Үш фазалы тоқты түзету үш фазалы түзеткіш қолданылады.

1.1 Түзеткіш схемалары

Шығыс кернеудің орташа мәні U_d (тұрақты құраушы) бір жарты периодты түзеткіш сұлбасында (Сурет 2) мына формула бойынша көрсетілген:

U_d = U_m / π, (1)

мұнда U_m – максималды шығыс кернеуі.

Сурет 1.1.2 Бір жарты периодты түзеткіш схемасы

Айнымалы синусоидалы  кернеу диодқа түседі, диодтардың бір  бағытта өтуіне байланысты ток оң жарты периодқа өтеді. U_d мәні екі жарты периодты сұлбада екі есе көп (Сурет 3).

U_d = 2U_m / π, (2)

Сурет 1.1.3 Бір фазалы екі  жарты периодты (көпірлік) түзеткіштің  сұлбасы

Трансформатордың  коэффиценті трансформаторлың бірінші реттік орамның орам санына қатынасымен анықталады. Сурет 3 сұлбасында трансформация коэффиценті 20:1 – ді құрайды.

Көпірлік түзеткіштің шығыс кернеуінің орташа мәні U_d (сурет 2) мына формула бойынша көрсетілген:

U_d = 2U_2m / π, (3)

мұнда U_2m – трансформатордың толық екінші реттік орамсымындағы максималды мәні:

U_2m = U_1m (n₂/n₁) = U_1m/20,

U_1m – трансформатордың бірінші реттік ормасымындағы максималды мәні.

Шығыс сигналдың жиілігі f бір жарты периодты және екі жарты периодты түзеткіштер сұлбасы үшін және де екі жарты периодты көпірлік түзеткіштер үшін шығыс сигналдың периодына кері шамасы болып есептеледі:

f = 1/Т. (4)

Сонымен қатар, екі жартылай периодқа қарағанда, сигнал периоды  бір жартылай периодты түзеткіш шығысында  екі есе көп болады. Бір жартылай периодты түзеткіш диодында максималды кері кернеу максималды кіріс кернеуіне  тең болады.

Орта нүкте шықпасы  бар трансформатордың екі жартылай периодты түзеткіштің әрбір диодында максималды кері кернеу екінші реттік тарнсформатордың максималды кері кернеуі U_2m мәні айырымына және диодтағы тікелей түсу кернеуіне U_пр тең болады:

 

U_mах = U_2m – U_пр       (5)

Түзеткіштің көпірі бар әрбір  диодта максималды кері кернеу U_mах екінші реттік орамының кернеуіне U_2m тең болады.

Егер жоғарыда қарастырылған түзеткіштердің шығысына конденсатор қоссақ, онда айнымалы шығыс кернеуі бәсеңдейді. Сыйымдылық сүзгісі бар түзеткіштің шығыс кернеуінің орташа мәні мына қатынаспен бағалануы мүмкін:

U_d =  (U_2mах + U_2min)/2 = U_2max - ∆U₂ / 2, (6)

 

мұнда U_2mах мен U_2min – шығыс кернеудің максималды және минималды мәні.

 

∆U₂ = U_2mах - U_2min   (7)

 

1.2 Үш фазалы  түзеткіш

Үш фазалы түзеткішті үлкен  және орташа қуатты  құрылғыларда қолданады. Үш фазалы түзеткіштердің үлкен әртүрлік сұлбаларында трансформатор орамаларының қосылуы әдістері шартталған. Түзетілген кернеудің лүпілдеу коэффиценті осыған байланысты.

Сурет 1.1.4 Бір жарты периодты түзеткіштің үш фазалы сұлбасы.

Тораптық бірінші реттік орам үш секциядан тұрады. Олардың  жұлдыз немесе үшбұрыш сұлбасы бойынша  қосады. Әрбір диод арқылы тоқ өткен  кезде, анодтағы потенциал катодтан қарағанда көбірек. Бұл 1/3 период аралығында болуы мүмкін, берілген фазаның кернеуі екі басқа фаза кернеуінен жоғары болса. Үш фазалы түзеткіште токтың лүпілдеуі үлкен емес және лүпілдеу коэффиценті q = 0,25. Жүктемеде түзетілген тоқтың орташа мәні I_o = 0,827 I_m. Әрбір диодта Т/3 аралығында тоқ өтеді, сондықтан оның орташа мәні I_oр = I_o /0. Жүктемеде кернеудің түзеткіші U_о = 0,827 U_m, бірақ та U_m = U, мұнда U – трансформатордың екіншілік орамында фазалық кернеудің әрекеттік мәні, онда  U_о = 1,17 U.

1.3 Тегістегіш  сүзгілер

Түзетілген кернеудің  лүпілдеуін, олар электрондық сұлбаның жұмысына әсер етепейтіндей дәрежеге дейін басуға арналған. Сүзгілерге мынадай негізгі талаптар қойылады: олар тоқтар мен кернеулердің тұрақты құрастырушыларын өткізіп жіберіп, барлық айнымалы құрастырушыларды, өте кішкентай активті шығындарда жібермей ұстап алуы керек. Сондықтан әдетте сүзгілер реактивті элементтерден – сыйымдылықтар мен индуктивтіліктерден құрастырылады.

  Сүзгілер вентильдің блок арасында және жүктемеде қосылады. Тегістегіш сүзгілер пассивті және активті болып бөлінеді. Пассивтік сүзгілер жиі қолданылады. Олар буындардан тұрады, L индуктивті катушкалар, С конденсаторлар және R – резисторлар параллельді – тізбекті қосылғанда пайда болған. Лүпілдеу тегістеу эффективтілігі тегістеу коэффицентімен бағаланады. Сүзгінің кірісіндегі лүпілдеу коэффицентінің оның шығысындағы лүпілдеу коэффицентіне қатынасымен анықталады: q = К_л.кір/К_л.шығ. Сыйымдылық сүзгісі конденсатордан тұрады, жүктеме параллель қосылған, аз қуатты тізбектерде қолданылады.

Сурет 1.1.5 Сыйымдылықты тегістегіш сүзгі.

Индуктивті сүзгі L төменгі жиілікті дроссель болады, вентельдік блок арасында және жүктемеде қосылған.

Сурет 1.1.6 Индуктивті тегістегіш сүзгі.

Г – тәріздес тегістегіш сүзгі индуктивті және сыйымдылықты сүзгілердің қасиеттерін өзін үлестіреді. Дроссель – тізбектей қосылған жүктемемен және конденсатор, жүктемені тұйықтаушы, бір буынды Г – тәріздес сүзгі  деп атайды.

Сурет 1.1.7 Г – тәріздес тегістегіш сүзгі.

П – тәріздес тегістегіш сүзгіні бір буынды сүзгінің тегістеу коэффицентіне жетпегенде қолданылады.

Сурет 1.1.8 П тәріздес тегістегіш сүзгі.

Сүзгінің сапасын бағалау  үшін шығыс кернеудің лүпілдеу коэффицентін қолданады. q – мына қатынастан шығады.

q = (∆U₂ / U_d ) 100%  (8)

 

1.4 Стабилизаторлар  мен түрлендіргіштер

Белгілі бір шектікте дестоблизациялық факторлар өзгеруінен жүктемеде  автоматты түрде тұрақты кернеуді ұстап тұратын құрылғыны кернеу стабилизаторы дейміз.

Кернеу стабилизаторының екі әдісі бар: параметрлік және компенсациялық.

Параметрлік стабилизаторларда  сызықты емес вольт – амперлік параметрі бар элементтер қолданылады. Осындай стабилизатордың жұмысы берілген стабилизациямен кіріс кернеудің теңестіруіне негізделген. Сипаттама арасындағы айырмадан тәуелділігі, кремнилік стабилитрондар, варисторлар, терморезисторлық басқа аспаптар.

Компенсациялық стабилизаторлар  оптималды стабильдік және шығыс  кернеуге ие болғандықтан автоматтық әсерлесу іске асырылады. Бұл үйлесімсіздікті  кемітуге бағытталған.

Стабилизатордың сұлба жұмысын  сипаттайтын стабилизация коэффицентінің негізгі коэффиценті болып саналады. Кіріс кернеудің қатысты өзгеруі шығыс кернеудің өзгеруіне қатынасы болады. Кернеу К_стU және ток К_стІ бойынша стабилизация коэффиценті:

К_стU = ∆U_кір / U_{кір ∆Uшығ}     (9)

К_стІ = ∆U_кір / U_{кір ∆}І_шығ / І_шығ   (10)

мұнда U_кір және U_шығ – стабилизатордың кіріс пен шығыс номиналды кернеуі; ∆U_кір және ∆U_шығ – стабилизатордың кірісі мен шығысындағы кернеудің өзгеруі. І_шығ стабилизатордың шығысындағы номиналды тоқ; ∆І_шығ – стабилизатордың шығыс тоғы номиналды мәннен ауытқуы.         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ

2.1 10-Вт-қа төмендеткіш  синхронды түрлендіргіш

Бұл синхронды түзеткіштердің қорек көзіне қосылу әдісін көрсететін жобаның алдын ала жобалауының  нәтижесі болып табылады.

Синхронды импульстік ток  көзін жобалау кезінде басқару  микросхемасын таңдауға қатты назар  аудару керек. КПД максималдылығы үшін және алынатын кеңістікті минимализациялау үшін орта синхронды бақылаушы (контрольер) жүйе жұмысында көп бос уақыты болады, бұл оны жеткізушімен көрсетілген  микросхемалардың қосымшаларына ғана жарамды етеді. Жұмыстың көптеген әлсіздіктері спецификация толық оқымаса анықталмайды. Мысалы: Мен синхронды түрлендіргішті өндіргім келгенде және дайын микросхемаларды  қолдана бастағанда үш төрт жобаны тастауыма тура келеді. Бұл менің  бірде бір контактіге қандай да бір  функцияны шығара алмаудың себебінен, мұны айналып өте алмайтын және модификациялайтын кездейсоқ функционалдық режимдермен соқтығысуыма байланысты. Мұндай кедергілер қарапайым жақсы өңделген шешімдерді көшіруден тамаша нәрсе жасағысы келгендердің жолында әрқашан пайда болады деу артық болар.