P

Рис. 2.1

P Rб

IР Рис.2.2. 1. Коэффициент стабилизации, представляющий собой отношение относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора. стивх / Uвх : вых / Uвых , где: Uвхвых Dвхвых а Коэффициенты стабилизации служат основными критериями для выбора рациональной схемы стабилизации и оценки ее параметров. 2. Выходное сопротивление, характеризующее изменение выходного напряжения при изменении тока нагрузки и неизменном входном напряжении. Rвыхвых / вых , вх 3. hвых выха /а вх вх . 4. Дрейф (допустимая нестабильность) выходного напряжения. Временной и температурный дрейф характеризуется величиной относительного и абсолютного изменения выходного напряжения за определенный промежуток времени или в определенном интервале температур. 3.  ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ VD1 х транзисторов 4.  ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ 4.1      Номинальное выходное напряжение н , В 15 Номинальный ток нагрузки н , 5 Коэффициент пульсаций Кп , % 0,01 Коэффициент стабилизации Кста 100 Температура окружающей среды ср , +20 Климатические словия норм. 4.2      Порядок расчетов приводится в соответствии с методикой приведенной в Согласно схеме (рис 3.1) находим наименьшее напряжение на выходе стабилизатора: U вх min = н кз min = 15 + 3 = 18 B гдекз min - кз min вх сер авх min а U вх max = 1.1 вх сера = 1.1 Определяем максимальное значение на регулирующем транзисторе U к3 max = U вх max - Uн = 22 - 15 = 7 В. Мощность, которая рассеивается на коллекторе транзистора Р3 = к3 max н = 7 По полученным значениям к3 max , Iн , Р3 выбираем тип регулирующего транзистора и выписываем его параметры: Марка транзистора Т82В Тип транзистора NPN Допустимый ток коллектора, к доп 20 А Доп. напряжение коллектор-эмиттер, к допа 100 В Рассеиваемая мощность коллектора, пред 125 Вт Минимальный коэф2Э3 min 750 По статическим ВАХ выбранного транзистора находим: h1Э3 = 33.0 Ом, m3 = 1 / 1Э3 = 1 /а где 1Э3 Ц входное сопротивление транзистора, Ом; 3 Ц коэффициент передачи напряжения; 1Э3 Ц коэффициент обратной связи. Б3 = Iн / 2Э3 min = 5 / 750 = 6.67-3 А. к2 maxа = Uк3 max - Uбэ3 = 7 - 0.7 = 6.3 В , где бэ3 Ток коллектора Iк2 = Iб3 + R3 = 5-4 + 6.7-3 = 7.2-3 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора Р2 = к2 к2 max = -3 -3 Вт. По полученным значениям к2 max , Iк2 , Р2 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры: Марка транзистора Т60Б Тип транзистора NPN Допустимый ток коллектора, к доп 300 мА Доп. напряжение коллектор-эмиттер, к допа 30 В Рассеиваемая мощность коллектора, пред 0.5 Вт Минимальный коэф2Э2 min 60 По статическим ВАХ выбранного транзистора находим: h1Э2 = 36.36 Ом, m3 = 1 / 1Э2 = 1 /а Б2 = Iк2 / 2Э2 min = -3 / 60 = 1.2-4 А. н + Uбэ3) / R3 = (15 + 0.7) / -4 =31400 Ом. Выбираем ближайший по стандарту номинал с четом рассеиваемой на резисторе мощности РR3 =а н + Uбэ3) R3 = (15 + 0.7) -4 = 7.85-3 Вт. В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ- 0.125а Источником эталонного напряжения берем параметрический стабилизатор напряжения на кремневом стабилитроне UVD2 = 0.7 Uн = 0.7 VD2-3 А - средний ток стабилизации; VD2 Вычисляем сопротивление резистора R4 = I VD2 н / I R4 = 0.3 -3 Мощность, рассеиваемая на резисторе R4 =0.3Uн R4 = 0.3-3 = 22.5-3 Вт. В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ- 0.125а к4max = н + бэ3 + бэ2 - VD2 = 2.90 В Задаем ток коллектора К4 = 4-3 А. Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора Р2 = к4 к4 max = 4-3 -3 Вт По полученным значениям к4 max , Iк4 , Р4 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры: Марка транзистора КТ31В Тип транзистора NPN Допустимый ток коллектора, к доп 30 мА Доп. напряжение коллектор-эмиттер, к допа 15 В Рассеиваемая мощность коллектора, пред 0.22 Вт Минимальный коэф2Э4 min 50 По статическим ВАХ выбранного транзистора находим: h1Э4 = 208,3 Ом, m3 = 1 / 1Э4 = 1 /а Б4 = Iк4 / 2Э4 min = 4-3 / 50 = 8-5 А. б4 и определяем суммарное сопротивление делителя дел = н /делн = 15 / (5 -5) = 37500 Ом. Находим сопротивления резисторов: дел = 0.3 дел = 0.1 дел = 0.6 В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор VD1вх max = 0.1 Выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры: VD1-3 А - средний ток стабилизации; VD1 Вычисляем сопротивление резистора R1 = I VD1 вх max R1 = 0.9 -3 Мощность, рассеиваемая на резисторе вх max R1 = 0.9-3-3Вт В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ- 0.125а к1 = к4 + б2 = 4-3 + 12-5 =412-5 Находим напряжение коллектор-эмиттер к1max = вх max а- R2 + к4max - VD2 = 4.1 В, где UR2 = UVD1 - Uбэ1 - падение напряжения на резисторе R2. 1 = к1max к1 = -5 = 16-3 Вт. По полученным значениям к1 max , Iк1 , Р1 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры: Марка транзистора КТ31Б Тип транзистора РNP Допустимый ток коллектора, к доп 350 мА Доп. напряжение коллектор-эмиттер, к допа 30 В Рассеиваемая мощность коллектора, пред 0.30 Вт Минимальный коэф2Э1 min 50 R2К1 = 1.5 / -5 R2 = UR2К1 = 1.5 -5 -5 Вт. В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МЛТ- 0.125а входное сопротивление транзистора 11Э ск =11Э2+11Э3h21Э2min= коэффициент передачи напряжения транзистора ск = 2m3 / (2 + 3) = 45.4 выходное сопротивление транзистора скск11Э ск/21Э2min h21Э3min = 0.1723 Ом Рассчитываем входное сопротивление источника стабильного тока RTDн = R1 VD1 Рассчитываем параметры силителя обратной связи: сопротивление нагрузки силителя RК = 11Э ск TD / (h11Э ск TD) = 1947.49 Ом коэффициент усиления напряжения силителя u = 0.7 h21Э4min RК / (h11Э4 + h21Э4min r VD2) = 71.13. Рассчитываем коэффициент стабилизации рассчитанного стабилизатора напряжения, также величину пульсаций на выходе стскКuUн / вх = 3.845 вихвхскКu = 4 / -4, Рассчитываем коэффициент пульсаций пвихвх = 12-4 -3%. (4.37) выхскскКu = 0.17 / -5 Ом. Проверяем соответствие рассчитанных параметров заданным словиям: Кстст.зад Кп = 8-3% ап.зад = -3%. Найденные параметры довлетворяют заданным словиям. 4.3 Расчет схемы защиты компенсационного стабилизатора от перегрузки. Разрабатываем схему защиты компенсационного стабилизатора напряжения от перегрузки (рис 4.1). VT5 Схема защиты компенсационного стабилизатора от перегрузки Для расчета принимаем ток срабатывания защиты равный 110% от н . Iн max = 1.1 Iн = 1.1 Рассчитываем сопротивление R8 = Uбе5а / Iн max = 0.7 / 5.5 = 0.127 Ом. Рассчитываем мощность проволочного резистора РR8 = Uбе5 ´н max = 0.7 Выбираем транзистор к5 = Iб3 ; Uк5 max =Uбэ3 + н max = 0.7 + 0.127 P5 = к5 max б3 = 1.4а -3 = 9.38 -3 Вт. По полученным значениям к5 max , Iк5 , Р5 выбираем тип транзистора и выписываем его параметры: Марка транзистора КТ31А Тип транзистора NPN Допустимый ток коллектора, к доп 100 мА Доп. напряжение коллектор-эмиттер, к допа 20 В Рассеиваемая мощность коллектора, пред 0.15 Вт Минимальный коэф2Э5 min 20. 4.3      Разработка схемы компенсационного стабилизатора напряжения на базе ИМС сводится к выбору стандартной серийно выпускаемой ИМС и расчета (если необходимо) навесных элементов. Таблица 4.1 Марка ИМС Максимальное выходное напряжение, В Максимальное входное напряжение, В Минимальное входное напряжение, В Максимальный выходной ток, А Максимальная рассеиваемая мощность, Вт Предельно допустимая температура, Нестабильность по току, % К14ЕНА 12 20 9 0.15 0.8 0.5 К14ЕНБ 12 20 9 0.15 0.8 0.2 К14ЕНВ 12 20 9 0.15 0.8 2 К14ЕНА 30 40 20 0.15 0.8 0.5 К14ЕНБ 30 40 20 0.15 0.8 0.2 К14ЕНБ 30 40 20 0.15 0.8 2 К40ЕНА 5 2 10 1 К40ЕНБ 5 2 10 5 К40ЕНА 6 2 10 1 К40ЕНБ 6 2 10 5 К40ЕНА 9 2 10 1 К40ЕНБ 9 2 10 5 К40ЕН4 12 2 10 1 К40ЕН5 15 1.5 8.5 1 К40ЕН5 15 1.5 8.5 5 К40ЕНА 27 1 6 1 SD1083 12 40 7.5 50 170 0.7 SD1084 15 40 5 25 170 0.7 SD1085 20 40 3 15 170 0.7 LAS1520 20 40 1.5 6 150 0.6 а R1 Рис. 4.2 Рабочее напряжение стабилитрона VD1вых а Выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры: VD1-3 А - средний ток стабилизации; VD1 Рассчитываем сопротивление резистора вых / I VD1= 0.9-3 = 300 Ом. РR1 = выхVD1-3 = -3 Вт. В соответствии с рядом Е24 выбираем резистор типа МТ-1,0 а 23 = UVD1 / ( 3п-3) = 900 Ом, где Iп-3 А). 23 / 3 = 2 R3 = R23 / 3 = 900 / 3 = 300 Ом, РR2 = (п2 -6 = 135-3 Вт, РR3 = (п2 -6 = 67.5-3 Вт. В соответствии с рядом Е24 выбираем резисторы Таблица 5.1 Элементы схемы. Кол-во, шт Интенсивность отказов, ×10-6 1/год Стабилитроны 2 0.12 Транзисторы 1 0.1 4 0.28 Резисторы 7 0.07 Резистор перм 1 0.2 Места паек 40 0.04 Всего: 0.81 0 = 1 / -6 = 123456.79 час, где Pc T 123456,79 0,2 0 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Рис. 5.1 6.  Курсовой проект выполнен в соответствии с заданием на проектирование, и полученные результаты довлетворяют требованиям действующих ГОТов на радиоппаратуру. По результатам проверки и анализа работы схемы видно, что данная схема отличается высокой работоспособностью и наработкой на отказ. В данный момент наиболее перспективно использование компенсационных стабилизаторов напряжения на базе ИМС, так как это снижает затраты на монтаж, меньшает энергоемкость стабилизатора, меньшает его габаритные размеры, что сказывается на стоимости стройства. В данной При выборе элементной базы производился сравнительный анализ отечественного и импортного ассортимента радиоэлементов. Анализ проводился по качественным, технологическим и экономическим показателям. В большинстве случаев предпочтение было отдано в пользу отечественных компонентов. 7.  1.    2.    3.    4.    5.    6.