Трансформаторный (сетевой) источник питания
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
Введение
Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.
Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков (варисторы), защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока.
К простейшим ИВЭП относятся нерегулируемые выпрямители, выполненные по структурной схеме, представленной на рисунке 1а. Силовой трансформатор преобразует напряжение сети переменного тока до требуемого значения; схемы выпрямления преобразуют переменное напряжение в пульсирующее; фильтр сглаживает пульсации напряжения до допустимого уровня.
В тех случаях, когда в целях нормальной работы радиоаппаратуры необходимо обеспечить более высокую стабильность питающих напряжений по сравнению со стабильностью сети первичного тока, схемы выпрямителей дополняются стабилизирующими устройствами, включёнными на входе или на выходе выпрямителя. В последнем случае (рисунок 1б) в качестве стабилизатора (СН) используются непрерывные (линейные) и импульсные стабилизаторы постоянного напряжения (ИСН).
В регулируемых выпрямителях совмещаются функции выпрямления с регулированием или со стабилизацией выходного напряжения. Регулирование выходного напряжения (рисунок 2а) осуществляется путём изменения угла открытия силовых тиристоров. В режиме стабилизации выходного напряжения выпрямителя (рисунок 2б) управляющий сигнал формируется контуром автоматического регулирования.
В практических схемах ИВЭП кроме основных функциональных узлов включается также устройства контроля, защиты, блокировки, сигнализации неисправностей, кнопки, выключатели, переключатели и т.п.
Почти все устройства бытовой электроники состоят в основном из электронных схем, нормально функционирующих только при питании постоянным током. Здесь сеть переменного тока завершается первичным источником электропитания, энергия которого преобразуется в постоянный ток.
В заключение необходимо отметить следующее: суммарная мощность, потребляемая в настоящее время всеми ИВЭП научно-технической и бытовой радиоаппаратуры, очень велика, поэтому создание экономичных дешевых и надежных ИВЭП является исключительно важной задачей.
Перспективами развития РЭС являются:
миниатюризация;
усложнение функций;
внедрение новых материалов.
1. Общая часть
.1Анализ технического задания
Габаритные размеры разрабатываемого источника составляет 18х10х6 см, что делает его удобным в установке, переноски и эксплуатации. Масса источника питания 250 г.
Вид климатического исполнения - умеренный климат (У) по ГОСТ 15150-69.
Категория условия эксплуатации - в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (3) или в помещениях (объёмах) с искусственно регулированием климатическими условиями. При температуре окружающей среды от -10…+ 50
Корпус источника питания и его клеммы выполнены из изоляционного материала предотвращающего поражением электрическим током, наличие защитного заземления не обязательно. Данное устройство необслуживаемое, устойчиво к ударным нагрузкам и вибрациям, имеет по току и напряжению.
1.2Разработка схемы электрической структурной источника питания
При разработке структурных схем используются следующие методы:
Эвристический метод - основан на накопленном опыте, анализе технической литературы и интуитивных соображений. На основе их анализа создаётся несколько моделей структурных схем, из них выбирается самая надёжная, самая простая, самая дешёвая.
Математический метод - на основе исходных данных создаётся модель - математическое описание внешних воздействий. Проводится анализ модели, в которую входит математический расчёт, моделирование на ЭВМ, испытание макетов. Выбирается модель, имеющая оптимальные показатели качества.
Функциональное наращивание. На основе технического задания составляется перечень функций, которые должно реализовывать разрабатываемое
устройство. В соответствии с функциями приводится перечень устройств реализующих эти функции и строится структурная схема.
Функции, которые должно реализовывать устройство:
1)понижение напряжения;
2)выпрямление напряжения;
)фильтрация;
)стабилизация.
На основании функций выше названных, ниже перечислены устройства которые их реализовывают:
1)трансформатор;
2)выпрямитель;
)фильтр;
)стабилизатор.
При разработке структурной схемы ИВЭП использовался метод функционального наращивания, и схема представлена на рисунке:
1.3Разработка схемы электрической принципиальной источника питания
Принципиальная структурная схема разработана на основе анализа исходных данных принятой структурной схемы. Исходя из структурной схемы, разрабатываемый источник питания состоит из 4 функциональных уст