Разработка и исследование компенсационного стабилизатора с импульсным регулированием и входным фильтром
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
?асыщения, равном 1А (при Uвх.ср.), а также в крайних значениях входного напряжения (при Uвх.max и Uвх.min):
(55)
(56)
(57)
(58)
(59)
(60)
. Расчет конденсатора С2
График изменения напряжения на конденсаторе С2 представлен на рисунке 15.
Рисунок 15 - Изменение напряжения на С2.
Частота импульсов задана: 20кГц. Определим период:
(61).
Рассчитаем емкость конденсатора по формуле (6) при условии, что ток коллектора VT1 в насыщенном режиме равен 1А. При этом через конденсатор все время идет ток, равный 0,5А, но меняющийся по направлению. Изменение напряжения на выходе схемы при этом равно . Время заряда и время разряда конденсатора будут одинаковы, поэтому . Изменение напряжения на конденсаторе равно заданному изменению выходного напряжения. Подставим в формулу (6) все численные значения и определим емкость конденсатора:
(62).
Ближайшая стандартная емкость - 470мкФ. Этот конденсатор должен выдерживать напряжение, равное выходному, т.е. 10В, поэтому я выбрал конденсатор К50-35 - 16В - 470мкФ.
Теперь необходимо рассчитать, в каких пределах будет изменяться частота пульсации выходного напряжения. Она будет изменяться вследствие того, что ток заряда конденсатора и величина пульсаций выходного напряжения изменяются в некоторых пределах, из-за чего будет изменяться время заряда конденсатора. Период следования импульсов определяется следующим образом:
(63).
Определим время заряда и разряда конденсатора при минимальном входном напряжении. При этом величина изменения выходного напряжения равна , ток заряда равен (), ток разряда равен IН:
(64),
(65).
Определим время заряда и разряда конденсатора при максимальном входном напряжении. При этом величина изменения выходного напряжения равна , ток заряда равен (), ток разряда равен IH:
(66),
(67).
Определим границы изменения периода и частоты пульсаций выходного напряжения.
(68),
(69),
(70),
(71).
Таким образом, частота пульсаций выходного напряжения будет изменяться то 19кГц до 22,4кГц, что вполне удовлетворяет исходному заданию. Если же понадобится получить более точную частоту, то можно поставить в качестве входного фильтра конденсатор большей емкости. При этом уменьшится величина изменения входного напряжения, что вызовет снижение величины изменения тока коллектора VT1 в режиме насыщения. А это, в свою очередь, приведет к стабилизации тока заряда конденсатора С2 и величины пульсаций выходного напряжения. Соответственно время заряда и разряда конденсатора будут более стабильны, что в свою очередь приведет к стабилизации частоты пульсаций выходного напряжения.
- Расчет КПД схемы
КПД схемы определяется по следующей формуле:
(72).
(73);
(74).
Подставим численные значения известных величин и вычислим КПД:
(75).
КПД рассчитан без учета потерь при переключении транзистора, когда он находится в активном режиме, и имеют место относительно большое падение напряжения на нем и относительно большой ток, протекающий через транзистор.
Заключение
В результате выполнения данной работы была рассчитана схема компенсационного стабилизатора напряжения с импульсным регулированием и входным фильтром с со следующими параметрами: ; . Пульсации выходного напряжения данной схемы лежат в пределах от 24,6мВ до 27,9мВ. Их изменение вызвано непостоянством входного напряжения схемы. КПД получившейся схемы равен 70% без учета потерь при переключении транзистора.
Основным недостатком данной схемы является необходимость в использовании двухполярного источника питания на 15В для подачи питания на компаратор. Выше было показано, что вместо конкретного компаратора, выбранного мной, можно использовать практически любой другой. Это может изменить только величину питающего его напряжения.
К недостаткам также можно отнести изменение частоты пульсаций выходного напряжения, которое возникает вследствие непостоянства входного напряжения. Однако в работе было показано, что можно получить требуемый интервал изменения частоты пульсаций выходного напряжения, изменяя емкость конденсатора С1, который выполняет роль входного фильтра и ограничивает изменение входного напряжения.
Список литературы
- Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Высш. школа, 1985.
- Расчет электронных схем: Примеры и задачи / Г.И. Изъюрова, Г.В. Королев и др. - М.: Высш. школа, 1987. - 335 с.
- Китаев В.Е., Бокуняев А.А. Расчет источников электропитания устройств связи. - М.: Связь, 1979. - 215 с.
- Лекции по курсу Электроника.
- Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Диоды. Транзисторы: Справочник / А.И. Аксенов, А.В. Нефедов, А.М. Юшин. - М.: Радио и связь, 1993. - 224 с.
- Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник / Под ред. Н.Н. Горюнова. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 904 с.
- Интегральные микросхемы. Справочник. / Под ред. Б.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984. - 528 с.
- Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. / Под ред. Э.Т. Романычевой. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 448 с.
- Александров К.К., Кузьмина Е.Г. Электротехнические чертежи и схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 288 ?/p>