Автор: Пользователь скрыл имя, 28 Февраля 2013 в 11:35, курсовая работа
Источник питания — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Чаще всего блоки питания преобразуют переменный ток сети 220 В частотой 50 Гц (для России, в других странах используют иные уровни и частоты) в заданный постоянный ток. Источник электропитания является неотъемлемой частью любого радиотехнического устройства.
Задание 3
Введение 4
Схема функциональная 5
Схема электрическая принципиальная 6
Расчетная часть 7
Качественный анализ работы схемы 7
Расчет трансформатора 10
Расчет выпрямителя 13
Расчет емкостного фильтра 15
Расчет стабилизатора 16
Расчет радиатора 20
Моделирование на ЭВМ 23
Выводы 25
Список литературы 26
Мощность, рассеиваемая на транзисторе VT2:
По полученным значениям Uкэmax, Iн и Pmax, выбираем транзистор и выписываем его параметры:
Марка транзистора |
КТ815Б |
Тип транзистора |
Биполярный, NPN |
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ |
50В |
Допустимый ток коллектора Iк |
1,5А |
Максимальная рассеиваемая мощность с радиатором |
10 Вт |
Минимальный коэффициент передачи тока базы h21э |
40 |
Находим ток базы VT2:
Ток базы VT2 втекает в коллектор VT3, поэтому
Определяем данные для выбора транзистора VT3.
Определяем мощность, рассеиваемую на VT3:
Транзисторы VT1 и VT4 можно взять такими же, как VT3.
По полученным значениям Uкэmax, Imax и Pmax, выбираем транзистор и выписываем его параметры:
Марка транзистора |
КТ685Д |
Тип транзистора |
Биполярный, NPN |
Максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэ |
30 В |
Допустимый ток коллектора Iк |
0,6 А |
Максимальная рассеиваемая мощность с радиатором |
0,6 Вт |
Минимальный коэффициент передачи тока базы h21э |
100 |
Находим ток базы VT3:
Расчитываем R2:
Выберем резистор R2 - С2-33Н-0,125Вт-100 ом±5%
Расчитываем R3:
Выберем резистор R3 - С2-33Н-0,125Вт-270 Ом ±5%
Расчитываем R4:
Выбираем R4 - C5-16в-8-1,6 Ом ±1%.
Расчитываем R1:
IR1 = Iст + = 12 + 0,1 = 12,1 мА.
Отсюда можно найти величину R1:
R1 = (Uвхmin - Uст) / IR1= 13,83 / 0,0121 = 1142,9Ом
Выбираем R1 - С2-33Н-0,125Вт-1100 Ом±5%
Расчитываем R5, R6 и R7:
Ток, текущий через эти резисторы должен быть много больше тока базы транзистора VT3.
Ток на делителе:
Суммарное сопротивление делителя .
Получаем
Выберем соответствующие резисторы R5 и R7 - С2-33Н-0,125Вт-3,9 кОм ±5%, R6 - С2-33Н-0,125Вт-2,0 кОм ±5%.
Линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как часть мощности Pрасс = (Uвх — Uвых) * It рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Исходя из этого, регулирующий элемент должен иметь соответствующую рассеиваемую мощность и, при необходимости, должен быть установлен на радиатор нужной площади. Назначение радиаторов - отводить тепло от полупроводниковых приборов, что позволяет снизить температуру p-n-переходов и тем самым уменьшить ее влияние на рабочие параметры приборов. Существует несколько видов радиаторов: пластинчатые, ребристые и штыревые радиаторы и др. Для улучшения отвода тепла полупроводниковый прибор лучше всего крепить непосредственно к радиатору. Спроектируем пластинчатый радиатор для горизонтально ориентированной поверхности.
1. Определение максимально
2. Определение мощности
3. Определение разности
где Rпк – сопротивление переход-корпус, которое принимает значение от 0,9 до 1,5 0С/Вт (примем Rпк =1,10С/Вт).
4. Расчёт средней температуры поверхности радиатора.
Средняя температура поверхности радиатора (tS):
где tп – температура перехода, Rкр – сопротивление корпус-радиатор (примем Rкр=20С/Вт).
5. Определение разности
6. Определение коэффициента
При
l=3 (см)
7. Расчёт поверхности
Реальная площадь радиатора должна быть в 2 раза больше рассчитанной. Значит
Определяем расстояние между ребрами, высоту одного ребра и толщину ребра:
Размеры основания: 40х50мм.
Размер ребра: 30х40мм.
Кол-во ребер: 3.
Толщина ребра: 2 мм.
Расстояние между ребрами: 10 мм.
Площадь основания: 2х4х6 = 48 см2.
Площадь ребра: 2х3х5 = 30 см2.
Общая площадь: 48+3х30=138см2.
Вывод: на 1 Ватт рассеиваемой мощности приходится 12,1 см.2 поверхности радиатора; уменьшить тепловое сопротивление можно путем затемнения алюминиевого корпуса радиатора хлорным железом; полученная площадь– это площадь радиатора, рассчитанная на длительную работу блока питания в режиме полной мощности.
Моделирование стабилизированного источника питания будем производить при помощи САПР “ElectronicsWorkbench5.12”. Транзистор принимаем идеальным.
Смоделированная схема представлена на рис. 6.
Рис. 6. Смоделированная схема.
График выходного напряжения показан на рис. 7.
Рис. 7. Выходное напряжение.
При моделировании использовались
рассчитанные значения сопротивления
резисторов и ёмкости конденсатора,
значение выходного тока и напряжения
практически совпадает с
При расчетах были получены данные достаточно близкие к данным, полученным с помощью ЭВМ. Погрешности в среднем не более 5-10%, они объясняются тем, что расчеты проводились с идеальными транзисторами, а также погрешностями вычислений.
1. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под.ред. О.П. Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 768 с.
2. Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для вузов. – 2-е изд. – М.: Горячая линия – Телеком, 2001. – 344 с.
3. Гершунский Б.С. Справочник по расчёту электронных схем. – Киев: Вища школа, 1983.
4. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; Под.ред. Найвельта Г.С. – М.: Радио и связь, 1985. – 576 с.
5. Маркировка и обозначение радиоэлементов: Справочник. / В. В. Мукосеев, И. Н. Сидоров, М.: Радио и связь, 2001.
6. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / А.А. Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.; Под ред. Н.И. Чистякова. – М.: радио и связь, 1990. – 624 с.
7. Агеев. Расчет радиаторов и транзисторов. – «Радио», 1968, №6 . – 124 с.
8. Дульнев Г.Н. Теплообмен в электронных радиоустройствах. – М.: Госэнергоиздат, 1963. – 272 с.