Методика расчета последовательного компенсатора
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
Методика расчета последовательного компенсационного стабилизатора
Вариант4Номинальное выходное напряжение Uвых с плавной регулировкой в пределах 2В14Номинальный ток нагрузки Iвых, А0.6Допустимое отклонение на входе стабилизатора от номинального значения в сторону увеличения и уменьшения aвх=bвхТок нагрузки постояненКоэффициент стабилизации Kст>=80Допустимое отклонение на входе стабилизатора от номинального значения в сторону увеличения и уменьшения aвх=bвх%0.2
Схема стабилизатора
Порядок расчета
.Требуемое значение коэффициента стабилизации
ст треб = aвх +bвх /aвых + bвых = 10/0.2 = 50
2.Минимальное напряжение на входе стабилизатора
вх min = Uвых + Uкэi min + ?Uвых = 14 + 3+ 2 = 19В
кэi min - минимальное допустимое напряжение эммитер-коллектор регулирующего транзистора, при котором работа еще происходит на линейном участке выходной характеристики Iк=f(Uкэ) при Iв= const
?Uвых - отклонение напряжения на выходе стабилизатора от номинального
Напряжение Uкэi min для большинства транзисторов не превышает 3В. Примем для расчета 3В
?Uвых определяется верхним пределом регулировки выходного напряжения, т.е. 2В
. Номинальное напряжение на входе стабилизатора с учетом допустимых отклонений входного напряжения aвх=bвх
стабилизатор напряжение рассеивание резистор
Uвх = Uвх min/(1-bвх/100) = 1.9/(1-0.1) = 21В
4. Максимальное напряжение на входе стабилизатора
вх max = Uвх*(1+aвх/100) = 21*(1*0.1) = 23В
5. Максимальное падение напряжения на участке эмиттер-коллектор регулирующего транзистора
кэi max = Uвх max - Uвых = 23 -14 = 9В
6. Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе регулирующего транзистора
ki max = Uкэi max*Iвых max = 9*0.60012 = 5,4Вт
Где Iвых max максимальное значение тока нагрузки Iвых max = Iвых +(авых/100) = 0,0012 + 0,6 = 0,60012А
. Выбираем тип регулирующего мощного, низкочастотного транзистора VT1
Iвых <= Iki max доп; Uкэi max <= Uкэi max доп; Pki max <= Pki max доп;
Взяв параметры из справочника мы выбираем транзистор VT1 - 2Т321А
60мА = 800мА; 9В < 50В; 5,4Вт = 20Вт.
8. Выбираем тип согласующего транзистора VT2, аналогичный VT1(в нашем случае, это транзистор 2Т321А), который предназначен для согласования большого выходного сопротивления УПТ с малым входным сопротивлением регулирующего транзистора. Кроме того VT1 и VT2, образуя составной транзистор имеют общий коэффициент усиления по току ? = ?1=?2 = 120, что позволяет значительно повысить коэффициент стабилизации схемы. Принимая Ik2 ~ Iэ2 ~ Iб1 и учитывая, что
б1~ Ik1/ ?1 ~ Iвых/ ?1 = 0.6/120 = 0.005А, получим Ik2
Кроме того Uкэi max ~ Uкэi2 max и мощность , рассеиваемая на коллекторе VT2 Pk2 max ~ Ukэ2 max*Ik2
. Выбираем тип стабилитрона, используемого в качестве источника эталонного напряжения. Номинальное напряжение стабилизации
ст = (0.6 - 0.7) Uвых = (0.6 - 0.7)*14 = 8В
Исходя за данных напряжения стабилизации выбираем стабилитрон типа Д809 (Iст = 5мА; Uст ,min = 8B; Uст max = 9,5B)
. Находим коэффициент деления напряжения делителем
? = U2вых/Uвых = 8,4/14 = 0,6
11. Выбираем тип управляющего транзистора. На транзисторе VT3 собран усилитель, который должен реагировать на самые незначительные колебания выходного напряжения и усиливать их до величины, достаточной для управления регулирующим транзистором. Обычно величина тока Ik3 выбирается в пределах 0,5 - 2 мА. Возьмем Ik3 = 2 мА. Требуемое значение коэффициента усиления по напряжению для управляющего транзистора
К3 треб = (?Uвх*100)/(Uвых(авых + ввых) *?) = 4*100/14*0,4*0,6 = 119,
где ?Uвх = Uвх max - Uвх min = 23 - 19 = 4B
Из данного параметра выбираем транзистор марки 1Т101( Ik3 = 2мА, ?3 = 30).
. Определяем фактический коэффициент усиления управляющего каскада
3 рас = (?Ik3/?Iбэ3)*R1 = 30*36* = 10800
?Ik3/?Iбэ3 = S3 - крутизна характеристики VT3. Для маломощных низкочастотных транзисторов, используемых в схемах стабилитронов напряжения, значение лежит в пределах от 20 до 40 мА/В. Примем S3 = 30 мА/В
R1 = сопротивление нагрузки в цепи коллектора VT3
. R1 = сопротивление нагрузки в цепи коллектора VT3 находиться из формулы
1 = (0,5Uкэ1 min *?1*?2)/Iвых = 0,5*3*120*120/0,6 = 36 кОм
Мощность рассеивания на резисторе
PRI = K3*R1 + (IK2/?2)R1 = * 36**(**36* = 9*Вт
Выбираем R1
. Сравниваем K3 расч > K3 треб
10800 > 119 => ВЕРНО
15. Определяем мощность, рассеиваемую на коллекторе VT3
PK3 MAX = UKЭ3 MAX*IK3 = 7,6* 0,002 = 0.0152 Вт,
где UKЭ3 MAX = UВЫХ + ?UВЫХ - UСТ = 14 + 2 - 8,4 = 7,6В
Сравнивает PКЭ MAX < PКЭ MAX ДОП
0,0152Вт ВЕРНО
16. Найдем сопротивление выходного делителя. Ток делителя IД обычно выбирают на один-два порядка выше тока базы управляющего транзистора VT3. Номинальный ток базы VT3
IБЗ = IКЗ/?3 = 2*/30 = 6.7*А,
Выбирая ток делителя Iд, найдем общее сопротивление делителя
IД = (10 - 100)IБЗ = 0.00067*20 = 0.0134А
RД = 14/0.0134 = 1044 Ом
17.Выходное сопротивление стабилизатора должно регулироваться в пределах 2В. Определить сопротивление нижнего плеча делителя для крайних значений UВЫХ, UСТ
R4 = RД.Н. MIN = RД(UСТ. MIN/(UВЫХ + ?UВЫХ)) = 1044*(8/(14+4)) = 464 Ом
RД.Н. MAX = RД(UСТ. MAX/(UВЫХ - ?UВЫХ)) = 1044*(9.5/(14-4)) = 992 Ом
18. Величина сопротивлений R2 и R3, где R3 - регулировочный резистор.
R3 = RД.Н. MAX - RД.Н. MIN = 992 - 464 = 528 Ом
R2 = RД - R3 - R4 = 1044 - 528 - 464 = 52 Ом
Рассчитав мощность рассеивания резисторов по формуле P = *R, выбираем резисторы
R1 = *R = *1044 = 4,1 Вт
R4 = *R = *464 = 8,33 Вт
R2 = *R = *580 = 94.8 Вт
R5 = *R = *13.16 = 0,32 Вт
R3 (переменный) = *R = *5