трусики женские украина

На головну

 Стабілізатор напруги - Цифрові пристрої

Зміст

 Введення

4

 1. Огляд літератури по темі

5

 2. Вибір опис електричної схеми пристрою

 14

 3. Розрахунок елементів схеми

 16

 4. Методика випробування пристрою

 19

 Висновок

 20

 Список літератури

 21

 Додатки. Комплект документів на пристрій (ескізний проект)

ВСТУП

У промисловій мережі напруга не постійно протягом доби: в залежності від споживання енергії промисловими підприємствами, електричним транспортом і витрати в наших квартирах напруга в мережі то зростає, то убуває. Отже, при харчуванні апаратури від цієї мережі буде змінюватися напруга і на обмотках трансформатора, а значить, і на виходах випрямляча і фільтра. Якщо коливання напруги мережі становлять ± 10%, то в таких же межах змінюється і величина випрямленої напруги. При зміні живлячої напруги порушується режим роботи електронних приладів (транзисторів, електронних ламп), що призводить до погіршення параметрів всього пристрою. Наприклад, в радіоприймачі при зміні режиму роботи транзисторів можуть виникнути сильні спотворення звуку, хрипи, гудіння. Такі ж явища спостерігаються у ньому при харчуванні від хімічних джерел струму, напруга яких у міру розрядки зменшується. Щоб цього не відбувалося, напруга живлення електронних пристроїв часто стабілізують. Тут можливі два способи: стабілізація змінного напруги на вході силового трансформатора або стабілізація випрямленої напруги. У першому випадку застосовують спеціальні ферорезонансні стабілізатори. Їх недоліками є великі габарити і вага. Частіше вдаються до стабілізації випрямленої напруги, здійснюваної за допомогою електронних стабілізаторів.

1. Огляд літератури по темі

Найпростішим стабілізатором напруги є стабілізатор на кремнієвому стабілітроні. Для нормальної роботи такого стабілізатора необхідно, щоб струм IСТ, що протікає через стабілітрон, що не був менший, ніж IСТ.МИН, і більше, ніж IСТ.МАКС. При зміні струму, що протікає через стабілітрон в цих межах, на ньому і на підключеної паралельно йому навантаженні RHнапряженіе, зване напругою стабілізації UСТстабілітрона, залишатиметься постійним. Однак для стабілітронів одного і того ж типу це напруга буде неоднаковим. Тому в довідниках наводяться зазвичай мінімальна та максимальна межі значень напруги або вказується номінальна напруга стабілізації UCTі його допустимий розкид ?UCT.

177

- Про

R1

/ Ь-СТ

Рис. 7.22.

Якщо напруга UВХ, що надходить на вхід стабілізатора (рис. 1.1, а), в процесі роботи може змінюватися від деякого найменшого значення UBX.МІНдо найбільшого UBX.МАКС, то при незмінній напрузі на стабілітроні всі зміни вхідного напруги повинні гаситися на резистори R1. Тому резистор R1 називають гасить, або баластовим. Щоб при цьому зміни струму, що протікає через стабілітрон, не виходили за межі, обмежені значеннями IСТ.МИН IСТ.МАКСс, потрібно правильно розрахувати опір цього резистора.

Ставлення відносного зміни напруги на вході стабілізатора

(?UВХ / UВХ) до відносного зміни напруги на його виході (?UВиХ / U вих) називають коефіцієнтом стабілізації (КСТ).

Отже,

Стабілізатор на кремнієвому стабілітроні має ще одну властивість. Справа в тому, що стабілітрон має дуже малим опором змінному (пульсуючому) току, званим диференційним опором - rд.ст. Чим крутіше характеристика в області пробою, тим менше диференціальний опір стабілітрона. Для більшості малопотужних стабілітронів

rд.ст = 5 ... 15 Ом. Разом з резистором R1 диференціальний опір стабілітрона утворює дільник (рис. 1.1, б), між плечима якого розподіляються як постійна складова випрямленої напруги, так і його пульсації. Якщо амплітуду пульсацій на вході стабілізатора позначити через UП.ВХ, а на виході - через UП.ВХ, то відповідно до рис. 1.1, б отримаємо

Так як rд.ст «R1, то rд.ст / (R1 + rд.ст)« 1 і виявляється, що UП.ВИХ «UП.ВХ.

Зниження пульсацій в вихідному напрузі свідчить про зменшення коефіцієнта пульсацій. Таким чином, найпростіший стабілізатор крім стабілізації вихідної напруги здійснює згладжування пульсацій в вихідному напрузі.

Важливим параметром стабілізатора є його вихідний опір (RВИХ), яке визначається як відношення зміни вихідної напруги стабілізатора до зміни струму навантаження (?IH) при незмінному вхідному напрузі:

Для найпростішого стабілізатора RВИХ = rд.ст.

Розглянутий стабілізатор напруги на кремнієвому стабілітроні має простий пристрій, мала кількість деталей і з успіхом може застосовуватися тоді, коли струм навантаження не перевищує середнього значення струму, що протікає через стабілітрон і знаходиться в межах між IСТ.МИН IСТ.МАКС. При використанні стабілітронів типу Д808 ... Д814 струм навантаження не повинен перевищувати 20 ... 30 мА. При великих токах навантаження необхідні більш потужні стабілітрони. Недоліком найпростішого стабілізатора на кремнієвому стабілітроні є втрата частини напруги на обмежувальному резисторі R1, що призводить до зниження ККД стабілізатора. Крім того, у цього стабілізатора порівняно невеликий коефіцієнт стабілізації і значне вихідний опір. Тому у всіх випадках, коли потрібно отримати стабілізовану напругу на навантаженні при великому струмі, що протікає через неї, застосовують транзисторні стабілізатори напруги. В якості такого без істотного збільшення числа елементів і ускладнення схеми використовують транзисторний фільтр зі своєрідною стежить системою, яка в залежності від зміни напруги на вході фільтра або на його виході за рахунок зміни струму навантаження змінює опір транзистора таким чином, що напруга на виході цього фільтра - стабілізатора залишається незмінним.

Схема транзисторного стабілізатора напруги зображена на рис. 1.2, а. До неї входить розглянутий вже стабілізатор на кремнієвому стабілітроні VD з обмежувальним резистором R1. Навантаженням стабілізатора служить базова ланцюг транзистора VT, в еммітерной ланцюг якого включена основне навантаження Rн.

Емітерний і колекторний струми транзистора в десятки разів перевищують струм бази, причому Iе «Ік. Тому при токах бази, рівних одиницям міліампер, в колекторної і емітерний ланцюгах протікають струми, вимірювані десятками і сотнями міліампер (мА).

Розглянемо роботу транзисторного стабілізатора. З рис. 1.2, а видно, що напруга на навантаженні (UH) відрізняється від напруги на стабілітроні (UСТ) на напругу, падаюче на емітерний перехід UЕБтранзістора VT2, т. Е.

UH = UCT-UЕБ. Якщо напруга на вході стабілізатора збільшиться, воно відразу передасться і на його вихід, що призведе до збільшення струму, що протікає через навантаження IH, і напруження UH. Оскільки напруга на стабілітроні практично не змінюється, зростання напруги на навантаженні викличе зменшення напруги UЕБ, струму бази транзистора VT і збільшення опору переходу колектор-емітер. Внаслідок збільшення опору переходу колектор-емітер на цьому переході буде більше падіння напруги, що спричинить за собою зменшення напруги на навантаженні. При зменшенні вхідної напруги, навпаки, напруга UЕБповисітся, що спричинить за собою збільшення струму бази, зменшення опору переходу колектор-емітер і напруги на цьому переході.

Таким чином, у розглянутому стабілізаторі напруги транзистор VT спільно з опором навантаження RHобразует дільник вхідної напруги, причому опір транзистора змінюється так, що компенсуються всякі зміни вхідного напруги. Такий стабілізатор називають компенсаційним, а транзистор VT із змінним опором колекторного переходу - регулюючим.

Вихідний опір цього стабілізатора становить кілька ом, а коефіцієнт стабілізації приблизно такою ж, як у найпростішого стабілізатора, виконаного на резистори R1 і стабілітрон VD. Але так як струм навантаження через обмежувальний резистор не протікає, а опір постійному струму переходу колектор - емітер транзистора VT мало, стабілізатор напруги на транзисторі володіє більш високим ККД у порівнянні зі стабілізатором на кремнієвому стабілітроні. Якщо замість VT використовувати складовою транзистор, що складається з малопотужного транзистора VT1 і транзистора великої потужності VT2 (рис. 1.2, б), то можна здійснити ефективну стабілізацію напруги при токах, що протікають через навантаження, вимірюваних амперами.

При такому включенні VT1 і VT2 в якості струму бази потужного транзистора VT2 використовується струм емітера малопотужного (або середньої потужності) транзистора VT1, а струмом навантаження стабилитрона VD є струм бази VT1, який в десятки разів менше струму бази VT2.

Важливою особливістю транзисторних стабілізаторів напруги є ще таке. Напруга на навантаженні UHотлічается від напруги стабілізації кремнієвого стабілітрона UCTна напругу, падаюче на переході емітер-база UЕБтранзістора VT (рис. 1.2, а), т. Е. UH = UCT-UЕБ. Для германієвих транзисторів напруга UЕБсоставляет всього 0,2 ... 0,5 В, а для кремнієвих - не більше 1 В. Тому якщо замість стабілітрона VD взяти стабілітрон з іншим напругою стабілізації, то зміниться і напруга на навантаженні. Це дозволяє створювати регульовані стабілізатори напруги. Одна зі схем такого стабілізатора дана на рис. 1.2, в. У ній крім обмежувального резистора R1 використовується додатковий змінний резистор RУСТ, що підключається паралельно стабілітрону VD. Напруга на навантаженні UHвместе з напругою на переході емітер-база UЕБтранзістора VT дорівнює напрузі UУСТ, снимаемому з змінного резистора RУСТ, т. Е. UH + UЕБ = UУСT, звідки випливає: UH = UУСТ-UЕБ.

При переміщенні движка змінного резистора RУСТбудет змінюватися знімається з нього напругу і, отже, напруга на навантаженні UH. Таким способом можна регулювати напругу на навантаженні від нуля до значення, рівного напрузі стабілізації стабілітрона VD (точніше, до значення UCT-UЕБ).

Якщо струм бази регулюючого транзистора VT1 великий, в стабілізатор вводять додатковий підсилювач постійного струму. Одна зі схем такого стабілізатора приведена на рис. 1.3. Напруга, що подається з движка потенціометра R3 на базу транзистора VT2, на якому виконаний додатковий підсилювач постійного струму, називається напругою зворотного зв'язку (UOC). З малюнка видно, що UOC = Ucт + UЕБ. Струм, що протікає через потенціометр R3, не повинен перевищувати 10 ... 15 мА. Опір резистора R1 зазвичай становить кілька кіло.

Коефіцієнт стабілізації стабілізатора близько 100, а вихідний опір становить десяті частки ома.

Розрахунок компенсаційного стабілізатора напруги починають із вибору регулюючого транзистора VT1. Максимально допустимий його напруга UКЕ.МАКСдолжно перевищувати найбільшу напругу на вході стабілізатора (Uвх.макс), а максимально допустимий струм колектора IK.МАКС- бути більше граничного значення струму навантаження.

Максимальна потужність, що розсіюється транзистором VT1, визначається за формулою:

Значення цієї потужності має становити не більше 75% від максимально допустимої потужності РК.МАКС "приводиться в довіднику. Якщо ця умова нездійсненна, необхідно вибрати інший транзистор - з великим значенням РК.МАКС.

Визначивши за довідником для обраного транзистора VT1 мінімальне значення статичного коефіцієнта передачі струму бази h21E, розраховують максимальний струм бази, відповідний максимальному току навантаження:

Оскільки струм IБмакс транзистора VT1 є струмом навантаження найпростішого стабілізатора, що складається з резистора R1 і стабілітрона VD, то за його значенням знаходять опір резистора R1 за умовою:

(Uвх.макс-Uст.мін) /Iст.мах?R1? (Uвх.мін-Uст.мін) / (IСТ.МИН-IБ.макс)

Опір резистора R2 можна визначити за формулою:

R2 = U вих / Iн * (0,05 ... 0,1).

Для нормальної роботи стабілізатора потрібно, щоб напруга на переході колектор-емітер транзистора VT1 було не менше 1 В, якщо транзистор VT1 германієвого, і не менше 3 В - якщо кремнієвий.

Складність побудови розглянутих стабілізаторів зростає збільшенням вимог до параметрів вихідної напруги.

Завдання конструювання високоякісних стабілізаторів напруги значно спрощується, якщо використовувати інтегральні стабілізатори. Ці стабілізатори відрізняються малими розмірами і в той же час дозволяють отримати стабільні параметри вихідного напруги, малочутливі до змін температури, вологості та інших зовнішніх впливів.

Прикладом інтегрального стабілізатора напруги, який отримав широке поширення в радіоаматорського практиці, є мікросхема серії 142, що має безліч різновидів. ІМС цієї серії дозволяють отримувати фіксовану вихідну напругу, мають захист від перевантажень по струму, випускаються в металополімерних корпусах, можуть працювати при температурах від -45 до + 100 ° С і важать всього 2,5 р У них всього три висновки-вхід, вихід і загальний. Корпус мікросхеми з'єднаний з металевою пластинкою, в якій є отвір для кріплення на терморассеівающем радіаторі. Незважаючи на наявність всього трьох висновків, в мініатюрному кристалі цих мікросхем виконано понад 17 біполярних транзисторів, 3 діода, два з яких є стабілітронами, 19 резисторів і 1 конденсатор.

2. Опис електричної схеми обраного пристрою

У результаті аналізу технічного завдання було з'ясовано, що отримати необхідні параметри, використовуючи типові схеми стабілізаторів неможливо, внаслідок складності проектування: велика кількість каскадів (більше 10) і велика кількість елементів обв'язки. Розрахунок такого стабілізатора також буде утруднений необхідністю підбору радіоелементів за параметрами і узгодження каскадів. Оптимальним рішенням у даному випадку буде застосування інтегрального стабілізатора напруги. Такі стабілізатори містять велику кількість транзисторів (більше 10), підібраних за параметрами, каскади включення узгоджені. Не маловажним фактором є і те, що основні каскади стабілізації утримуватися в одному корпусі. Це забезпечує термостабільність (роботу стабілізатора при температурах -40?С до + 100?С).

На рис. 2.1 приведена типова схема включення стабілізатора з обв'язкою, необхідної для роботи мікросхеми.

На наведеній схемі стабілізатора напруги резистори R1, R2 і конденсатор C1 становлять обв'язку мікросхеми, їх номінали містяться в довіднику по параметрах стабілізаторів.

Резистор R3 - це резистор захисту стабілізатора від перевантаження вихідним струмом.

Пара резисторів R4, R5 задають поріг спрацьовування теплового захисту стабілізатора.

Конденсатор C2 дозволяє знизити рівень пульсацій і перешкод при великому вхідному напрузі.

Конденсатор С3 - зменшення кидка струму при підключенні навантаження і зниження пульсацій вихідної напруги.

3. Розрахунок елементів схеми

З розглянутих в довідниках мікросхем вибираємо інтегральний стабілізатор напруги зарубіжного виробництва LM317T, параметри якого наведені в табл.3.1.

Табл. 3.1

Параметри мікросхеми LM317T

 Вихідна стабілізована напруга U ВИХІД СТ, В

 12 ... 30

 Максимальний струм навантаження стабілізатора I нагрів MAX, А

 1.5

 Максимальна вхідна напруга стабілізатора U ВХ MAX, В

 40

 Мінімальна вхідна напруга стабілізатора U ВХ MIN, В

 20

 Мінімальна різниця напруг на вході і виході стабілізатора

 (U ВХ -U вих) MIN, В

4

 Струм споживання мікросхеми I Потро, мА

4

 Коефіцієнт стабілізації До СТ

 50

 До н I,%

 0,5

 Температурний коефіцієнт зміни вихідного напруги ТКU ВИХІД,% / К

 0,5

Як вже говорилося в попередньому розділі резистори R1, R2 і конденсатор C1 становлять обв'язку мікросхеми, їх номінали були отримані з довідника по інтегральним стабілізаторам:

R1 = 1.2 кОм

R2 = 2 кОм

C1 = 0.1 мкФ

Резистор R3 - це резистор захисту стабілізатора від перевантаження вихідним струмом. Опір цього резистора визначається за формулою (3.1).

R3 = (1.25-0.5 * IПОТР-0,023 (UВХ- U вих)) / IПОТР (3.1)

Підставивши необхідні значення у формулу отримуємо значення опору R3 = 199 Ом, за яким з ряду Е24, номінальних значень опорів вибираємо R3 = 200 Ом ?2%.

Пара резисторів R4, R5 задають поріг спрацьовування теплового захисту стабілізатора. Для відключення інтегрального стабілізатора на третьому його ніжці має падати 1/3 вихідного максимального напруги, тоді R4 / R5 = 3. Розрахуємо опору так, щоб розсіюється ними потужність не

перевищувала 0.125 Вт:

R4 = (2/3 * UВИХMAX) / PРАСС (3.2)

R5 = (1/3 * UВИХMAX) / PРАСС (3.3)

Підставивши необхідні значення формули (3.2) і (3.3) отримали значення R4 = 160 Ом, R5 = 80 Ом. З ряду Е24, номінальних значень опорів вибираємо R5 = 82 Ом ?2%, R4 = 160 Ом ?2%.

Конденсатор C2 дозволяє знизити рівень пульсацій і перешкод при великому вхідному напрузі. У довіднику інтегральних стабілізаторів напруги радять ставити конденсатор ємністю 10 мкФ і більше. Отже С2 = 16 мкФ.

Конденсатор С3 - зменшення кидка струму при підключенні навантаження і зниження пульсацій вихідної напруги. Внаслідок сказаного конденсатор повинен мати достатньо велику ємність (сотні микрофарад) і повинен витримувати напругу в рази 1.5-3 більше ніж максимальна вихідна стабілізовану напругу на виході інтегрального стабілізатора.

Вибираємо С3 = 470 мкФ ?5% -50 В.

Потужності резисторів схеми розраховуються за такою формулою:

PR = URIR = UR * UR / R (3.4)

За схемою видно, що потужності всіх опорів не перевищуватимуть 0.125 Вт

В результаті проведених розрахунків, отримали такі номінальні значення елементів:

R1 - МЛТ-0.125- 1.2 кОм ?5%;

R2 - МЛТ-0.125- 2 кОм ?5%;

R3 - МЛТ-0.125- 200 Ом ?2%;

R4 - МЛТ-0.125- 160 Ом ?2%;

R5 - МЛТ-0.125- 82 Ом ?2%;

C1 - К10-7B- 0.1 мкФ ± 5%;

C2 - TESLA-16 МКФ ± 5%;

C3 - TESLA-50 мкФ ± 5%;

DA1 -LM337T;

4. Методика випробування пристрою

Методика випробувань даного пристрою полягає в вимірі напруги на вході і виході стабілізатора напруги. Вимірювання будемо проводити за допомогою осцилографа, підключеного відповідними каналами до входу і виходу стабілізатора напруги. Для отримання вхідної напруги для стабілізатора використовуємо понижуючий трансформатор (як найбільш просте і поширене рішення), з вторинної обмотки якого знімаємо змінне напруга, яка випрямляє за допомогою діодного моста (двухполуперіодного) і подаємо на вхід розрахованого стабілізатора, U = 20 В. До виходу стабілізатора підключаємо навантаження, розраховану за формулою (4.1), Rнагрузкі = 10 Ом.

Rнагрузкі = U вих / Iвих (4.1)

Схема випробувань наведена в додатку.

Висновок

У цій роботі була розглянута методика розробки електронних пристроїв на стабілізатора напруги на інтегральної мікросхемі, розглянуті основні умови стабілізації напруги і методи їх реалізації. Згідно з технічним завданням була обрана і розрахована схема стабілізатора напруги.

У результаті проведеної роботи була створена така документація:

- Пояснювальна записка;

- Схема електрична принципова і перелік елементів стабілізатора напруги;

- Креслення друкованої плати і компоновочне ескіз;

- Схема випробувань пристрою.

Даний стабілізатор може застосовуватися у складі постійних джерел живлення радіоапаратури.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Борисов В.Г. Гурток радіотехнічного конструювання: Посібник для керівників гуртків. - М .: Просвещение, 1986.

2. Забродін Ю.С. Промислова електроніка.

3. Терещук Р.М., Терещук К.М. Напівпровідникові приймально-підсилювальні пристрої: довідник радіоаматора. - Київ: Наукова думка, 1988.

4. Напівпровідникові прилади: транзистори, довідник під ред. Горюнова М.М. М .: Вища школа, 1983.

 40

3: 1

35

2: 1

0

5

10

15

20

25

30

35

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка