Разработка и исследование компенсационного стабилизатора с импульсным регулированием и входным фильтром
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
С1.
Определим период изменения входного напряжения:
(4).
Время заряда и разряда конденсатора будут примерно одинаковы. Исходя из этого, определим время заряда конденсатора:
(5).
Рисунок 11 - Изменение входного напряжения
Емкость конденсатора фильтра может быть определена из формулы:
(6).
Средний ток, протекающий через конденсатор, равен току, уходящему в нагрузку. Определим максимально допустимое изменение входного напряжения в схеме:
(7).
(8).
Возьмем минимально допустимое значение входного напряжения с запасом в 2-3В. Uвх.min=13В. По формуле (7) определим допустимое изменение входного напряжения:
(9).
По формуле (6) определим емкость конденсатора С1:
(10).
Разброс входного напряжения влияет на ток коллектора транзистора в насыщенном режиме, поэтому я решил взять конденсатор большей емкости для лучшего сглаживания пульсаций напряжения на входе. Я взял конденсатор К50-35 - 25В - 1000мкФ. Рассчитаем изменение входного напряжения при этом конденсаторе:
(11).
- Расчет резистора R1
Резистор R1 должен обеспечить отвод IК0 из базы транзистора, когда он находится в отсечке. Это необходимо для надежного закрывания транзистора. Из рисунка 12 видно, что:
(12).
Рисунок 12 - схема для расчета R1
Номинал этого резистора должен быть таким, чтобы ток через него превышал ток через переход БЭ транзистора хотя бы на порядок, т.е.
(13).
(14).
Ток через резистор определяется как отношение падения напряжения на переходе БЭ транзистора к номиналу резистора.
(15).
Выразим из формулы (13) номинал R1 и найдем его, подставив числовые значения. Причем падение напряжения на переходе БЭ транзистора должно быть не достаточным для его открывания. Возьмем UБЭ=0,2В. IК0=100мкА.
(16).
В стандартном ряду сопротивлений есть такой номинал. Рассчитаем мощность, рассеиваемую на этом сопротивлении:
(17).
Максимальный ток необходимо брать для обеспечения некоторого запаса. Ток через это сопротивление будет максимальным, когда переход БЭ будет открыт. При этом на нем падает напряжение UБЭот=0,8В.
(18).
(19).
Я решил взять распространенный резистор МЛТ - 0,125 - 2,2к 5%.
- Расчет резистора R3
Из рисунка 13 видно, что справедлива следующая формула:
(20)
Рисунок 13 - схема для расчета R3
При этом необходимо, чтобы при среднем входном напряжении ток коллектора вдвое превышал ток нагрузки. При выполнении этого условия будет обеспечено равенство времен заряда и разряда конденсатора С2, что в свою очередь обеспечит равномерность импульсов выходного напряжения. При расчете конденсатора С1 мы определили, что . Поэтому .. Выразим из формулы (20) сопротивление R3 и подставим численные значения всех величин:
(21)
Ближайшее стандартное сопротивление 8,2В. Рассчитаем среднюю рассеиваемую на нем мощность, причем средний ток, протекающий через него равен току нагрузки:
(22)
Можно взять пятиваттный резистор с необходимым сопротивлением, но такие резисторы получили широкого распространения, поэтому лучше вместо одного резистора R3 поставить два параллельно подключенных двуваттных резистора, причем их номинал должен быть вдвое больше, т.к. при параллельном соединении одинаковых сопротивлений их суммарное сопротивление будет в два раза меньше. Таким образом необходимы два резистора номиналом около 16,4Ом. Ближайшее сопротивление в стандартном ряду - 16Ом. При этом их эквивалентное сопротивление R3=8Ом. Итак, для ограничения тока коллектора я выбрал два следующих резистора: МЛТ - 2 - 165%.
Рассчитаем крайние величины тока коллектора при максимальном и минимальном входных напряжениях:
(23)
(24)
Определим входное напряжение, при котором ток коллектора будет равен 1А:
(25)
- Расчет резистора R2
Резистор R2 должен обеспечить поступление в базу транзистора необходимого для открывания тока. Этот ток можно определить по формуле:
(26)
Т.к. изменение входного напряжения вызывает изменение тока насыщения коллектора транзистора и изменение тока через резистор R2, то надо рассчитать сопротивление для крайних значений тока. Для этого сначала надо найти необходимый ток базы при минимальном и максимальном входных напряжениях:
(27)
(28)
Из рисунка 14 видно, что
(29)
но ток через резистор R1 значительно меньше тока базы транзистора в открытом состоянии, поэтому им можно пренебречь. При открывании транзистора компаратор уже открыт, поэтому нижний вывод R2 получается подключенным к нулевому потенциалу, т.е. к земле.
Рисунок - 14 - схема для расчета R2
Ток через это сопротивление можно определить по следующей формуле:
(30).
Выразим из этой формулы R2 и, подставив крайние величины входного напряжения и базового тока при этом напряжении, найдем две величины сопротивления:
(31)
(32)
Из них надо выбрать минимальное сопротивление, т.к. оно будет обеспечивать наибольший ток, т.е. надо выбрать из стандар?/p>