Проектирование стабилизированного источника питания

Курсовой проект - Компьютеры, программирование

Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование

? насыщения, и параметрический стабилизатор R2, VD формирует напряжение в точке а Uст+ или Uст-. В зависимости от его полярности конденсатор интегратора может заряжаться или разряжаться, в результате чего выходное напряжение изменяется по закону, близкому к линейному. Когда оно достигает амплитудного значения, равного состояние выхода порогового детектора скачком изменяется на противоположное, а это приводит к смене знака скорости нарастания выходного напряжения интегратора.

В результате на выходе генератора формируется напряжение треугольной формы uвых с периодом

 

Если же в качестве выхода использовать точку а, то получим генератор колебаний прямоугольной формы.

Целесообразно осуществлять частотную коррекцию ОУ DA2 интегратора до глубины единичного усиления, в то время как ОУ DA1 корректируется только в том случае, если возникает возбуждение в момент переброса схемы, обусловленная плохим качеством источника питания.

Чтобы обеспечить симметрию положительного и отрицательного треугольников выходного напряжения, токи перезаряда интегратора должны значительно превышать входные токи ОУ DA2, а если его напряжение смещения гораздо меньше амплитуды Uвыхmax, то смещение выходного сигнала относительно нулевого уровня будет практически отсутствовать.

Регулировку частоты выходного напряжения целесообразно осуществлять подстройкой резистора R4. В мультивибраторах, построенных на ОУ общего применения (153УД2, 140УД7 и других), на частотах выше 10 КГц острые вершины треугольников закругляются из-за сравнительно невысокой скорости нарастания выходного напряжения ОУ. В этих случаях следует или использовать быстродействующие ОУ, или строить генератор колебаний треугольной формы на основе интегрального таймера.

ГЛАВА 2. Расчет

 

.1 Расчет стабилизированного источника питания

 

Исходные данные:вх=220[В] - напряжение сети переменного тока;=50[Гц] - частота сети переменного тока;н=+?-15[В] - выходное напряжение;н=100мА =0,1[А]- выходной ток;

?=0,5[%] - допустимый коэффициент пульсаций.

Расчёт выпрямителя

 

 

 

Рис. 2.1 - Источника питания с емкостным фильтром

 

В данной схеме будем использовать идеальные диоды.

Находим сопротивление нагрузки: Rн= Uн/ Iн=15/100=150[Ом].

Возьмем напряжение и ток на нагрузке равными: н*=1,5*Uн=1,5*15=22,5[В]; Iн*=1,5*Iн=1,5*0,1=0,15[А].

Находим ёмкость конденсатора:

С=10/(Rн*f)=10/(150*50)=0,001[Ф]=1[мФ]

Находим разность амплитуд напряжений ?U= Uнmax- Uнmin:

?U= Iн/( 2*С*f)=0,1/( 2*1*10-3*50)=1[В]

Примем разность амплитуд напряжений равной:

?U*=1,5*?U=1,5*1=1,5[В]

Находим максимальное напряжение на нагрузке:нmax= Uн*+?U*/2=22,5+1,5/2=23,25[В]

Напряжение, преобразованное трансформатором, будет равно:= Uнmax/=23,25/=16,5 [В]

Находим коэффициент трансформации:

К= Uвх/ U2=220/16,5=13

Так как входное напряжение не постоянно, то найдем напряжение, преобразованное трансформатором, и напряжение на нагрузке для Uвх=190В и для Uвх=250В(результаты представлены в таблице):

 

Uвх, [В]КU2, [В]Uн, [В]190131523220 1725250 1929

Выберем номинальные значения элементов по ряду Е12.=150[Ом], С=1[мкФ]

Рассчитаем параметрический стабилизатор напряжения:

 

Рис. 2.2 - Схема параметрического стабилизатора напряжения

н = Uст=15[В];вх = Iст + Iн

Находим Rб в данной схемеб = (Uвх -Uст )/ (Iст + Iн )= (23 -15)/ (0,1 + 0,1)=40[Ом]

Выберем номинальные значения элементов по ряду Е12.б=39[Ом]

 

2.2 Расчет активного фильтра на ОУ

 

Исходные данные:р=5[кГц] - резонансная частота;=2 - добротность фильтра;=5 - коэффициент усиления по напряжению на резонансной частоте.

Расчет пассивного фильтра ВЧ второго порядка:

 

Рис. 2.3 - Пассивный фильтр ВЧ второго порядка

 

Зададим индуктивность катушки L=1мГн.

Решим систему уравнений

Частота среза вычисляется по формуле: ?0==3,14*2*5*=31400 [Гц] имеем емкость конденсатора C=1[ мкФ] и сопротивление резистора приблизительно: R=16 [Ом].

Расчет активного фильтра ВЧ второго порядка на ОУ

Рис. 2.4 - Активный фильтр ВЧ второго порядка

 

Исходные данные:

- частота среза f0=5[кГц];

добротность фильтра Q=2;

коэффициент усиления по напряжению KU=5.

Из ранее выполненных вычислений следует, что

?0==3,14*2*5*=31400 [Гц];- частота среза;

Зададим значение C1=C2=2[nФ];

Найдем значение R1,R2;

R=1/?C=1/31400*2*10-6=16[kОм]=C2=2nФ; R1=R2 =16[kОм].

 

2.3 Расчет генератора треугольных сигналов на ОУ

 

Рис. 2.5 - Генератор сигналов треугольной формы

Для схемы генератора рассчитываем период: Т=

Рассчитываем значения резисторов R3,

Выбираем значение резистора R1 =1[ kОм], R2=6.2 [kОм] и емкость С=1.5[nФ]; значение Uст берём из характеристики стабилизатора Uст=4.8[B], Uвыхmax=5[B]

выхmax =Uст ;

= (Uвыхmax / Uст )* R1 =1 [kОм];

Подставляя всё в формулу: =4CR3R4/R1;

Найдем значение R1:= T R1/4CR3R4=50[kОм]

ГЛАВА 3. моделирование

 

Для моделирования используем программу Multisim 8. В моделируемых схемах используются элементы, номиналы которых определены в главе 2.

 

.1 Моделирование стабилизированного источника питания

 

) Схема мостового выпрямителя с емкостным фильтром. (Рис 3.1.1)

 

Рис. 3.1 - Мостового выпрямителя с емкостным фильтром

 

Показания осциллографа в этой схеме: (Рис 3.1.2)

 

Рис 3.2 - Осцилограмма мостового выпрямителя с емкостным фильтром

Пульсация напряжения =21.924В; ?V=0.624B;

?=(?V/ V)*100=(0.624B / 21.924В)*100 =3%.

Вывод: Пульсация напряжения составляет 3% и при изменении напряже?/p>