Стабилизатор напряжения импульсный
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
за-эмиттер
R1 = Uбэ нас / (0,1 Iбн1) = 1,2 /(0,1 * 2,7 10-3) 444 Ом 470 Ом.
Здесь и далее знак указывает на выбор номинала в соответствии с рядом Е24.
Постоянная времени транзистора по схеме ОЭ:
.
Времена включения и выключения транзистора:
С учетом длительности фронтов переключения компаратора (см. раздел 3.4) схемы управления tФ = 0,1мкс:
tвклS = t2вкл + t2Ф = 0,242 + 0,12 0,26 мкс;
tвыкS = t2вык + t2Ф = 0,222 + 0,12 0,24 мкс.
Рассчитаем потери мощности на регулирующем транзисторе:
Pkнас = IL cp UКЭ нас gmax = 0,35 * 0,25 * 0,43 0,04 Вт;
Pkдин = 0,5 fn (Uн мак - UКЄ нас) (Iн мак tвклS + IL мак tвыклS) =
,5 * 50 103 * (13,2 - 0,25) (0,2 * 0,26 10-6 + 0,4 * 0,24 10-6) 0,048 Вт;
PК = Pkнас + Pкдин = 0,04 + 0,048 = 0,08 Вт.
В соответствии с полученными цифрами транзистор должен быть способен рассеять мощность:
Pк макс доп (1,2 ... 1,5) PK = 1,5 *0,08 = 0,12 Вт,
что меньше, чем способен рассеять примененный транзистор.
Мощность, рассеиваемая на диоде:
PД = Iн мак Uпр (1- gmax ) + Uн мак fп (IL ьax - IL ьин ) tвос. обр / 6 =
0,2 * 1 (1 - 0,43) + 13,2 * 50 103 * (0,4 - 0,3) * 0,310-6 / 6 0,11 Вт,
Полученная величина также меньше допустимой для выбранного диода.
Определим потери мощности в дросселе:
PL = I2Lср rL = 0,352* 0,76 0,09 Вт;
4. БЛОК УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Определение требований к узлам блока
Блок управления должен обеспечить надежное отпирание/запирание транзисторного ключа импульсами, следующими с заданной в техническом задании (ТЗ) частотой. Структурная схема блока управления работой импульсного стабилизатора, реализующего широтно-импульсный принцип управления, приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1
На вход дифференциального усилителя рассогласования (УР) с помощью делителя R1 R2 R3 подается часть выходного напряжения стабилизатора. Оно сравнивается со стабильным напряжением (Uоп) источника опорного напряжения (ИОН). Усиленная разность этих напряжений подается на один из входов компаратора (Com). Его второй вход подсоединен к генератору линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Компаратор переключается, когда одно из его входных напряжений становится больше другого. Полярность выходных импульсов компаратора определяется полярностью отпирающих импульсов силового транзистора силовой части и наличия выходного импульсного усилителя в блоке управления. Последний вводится в блок, если в базу составного силового транзистора необходимо подать ток больший, чем тот, который могут развить элементы, используемые в компараторе.
Все активные элементы блока управления можно сформировать на основе интегральных микросхем. Их питание будет организовано от одного из имеющихся в стабилизаторе напряжений (входного или выходного).
Требования к основным параметрам составных частей блока управления можно определить из выражения, определяющего зависимость коэффициента передачи блока управления и коэффициента деления Кд, коэффициента усиления усилителя рассогласования Ку и амплитуды сигнала ГЛИНа Uамп:
Кд Ку
Кшим =. (4.1)
Uамп
Коэффициент передачи блока управления стабилизатора понижающего типа (Кшим) зависит от заданного коэффициента стабилизации Кст и других параметров:
Кшим = (Кст -1) / Uн мин =(40 -1) / 10,8 3,6 В-1
В усилителе рассогласования и генераторе линейно изменяющегося напряжения применим операционные усилители, у которых линейная часть амплитудной характеристики охватывает диапазон 50% ... 70% питающего напряжения. При использовании для их питания входного напряжения стабилизатора Uп = 12 В можно принятьамп = 2 В.
Так как для использования наибольшего диапазона линейного участка амплитудной характеристики желательно привязать начальную точку к среднему значению входного напряжения, то
Кд = 0,5.
Подставляя вышеприведенные величины в (4.1), получаем минимальное значение для коэффициента усиления УР:
Ку = Кшим * Uамп / Кд = 3,6 * 2 / 0,5 = 14,4.
В результате проведенных расчетов получено следующее:
- коэффициент усиления усилителя должен быть не менее
- амплитуда ГЛИН Uамп = 2 В;
- выходное напряжение делителя и ИОН Uд = Uоп = Uн * Кд = 12 * 0,5 = 6 В
.2 Усилитель ошибки рассогласования
На рисунке 4.2 приведена схема усилителя рассогласования и связанных с ним цепей - делителя выходного напряжения и источника опорного напряжения.
Рисунок 4.2
Усилитель рассогласования (УР) сформирован на основе операционного усилителя DA по схеме дифференциального усилителя. При = R8 и R9 = R10
коэффициент усиления определяется выражениями
Ку = R10 / (R7 +Rвых дл) = R9 / (R8 + Rдл ст) ,(4.2)
где Rвых дл, Rдл ст - эквивалентные сопротивления делителей выходного напряжения и напряжения стабилизатора (ИОНа).
Выражение (4.2) правомерно при равенстве эквивалентных сопротивлений делителей или, если
R7 >> Rвых дл; R8 >> Rдл ст.(4.3)
Зададимся током выходного делителя Iд = 0,4 мА. Тогда
R1 + R2 + R3 = Uн / Iд = 12 / 0,4 10-3 30 кОм.
Выбираем резисторы с одинаковыми сопротивлениями:= R2 = R3 = 10 кОм,
что обеспечит требуемый диапазон регулировки выходного напряжения с учетом возможных разбро?/p>