4 . Схема конструируемого блока питания. Основные принципы

4.1. Электрическая функциональная схема устройства

Электрическая функциональная схема блока питания управляющего устройства приведена на отдельном чертеже.

Как видно, эта схема содержит все перечисленные элементы блока питания.

Теперь начнем подбор элементов электрической принципиальной схемы, опираясь на составленную структурную схему и знания об имеющихся технических средствах реализации каждого блока (группы блоков).

- А1 - трансформатор понижающий с частотой питающего напряжения 50 Гц и напряжением 220 В. Тип трансформатора - ТГШ.

- А2 и A3 - блоки выпрямителя с фильтром. Строиться на базе выпрямительных диодов" средней мощности. Фильтр - электролитический конденсатор большой емкости.

- А4 и А5 — регулирующие элементы. Строиться на базе транзистора или составного транзистора, для обеспечения требуемого усиления по току. Также в эти блоки можно ввести обратновключенный шунтирующий диод для защиты транзистора от перенапряжения.

- Блоки ИОН и А6, А7 - управляющие устройства. Может быть выполнено как на ОУ и некоем параметрическом стабилизаторе, так и с использованием готовых маломощных компенсационных стабилизаторов с подстраиваемым напряжением стабилизации. Как правило, такие стабилизаторы имеют относительно высокий коэффициент стабилизации и включают в себя термостабилизированный ИОН.

- А8 и А9 - датчик ОС. Выполняется на базе обычного переменного резистора, с возможным добавлением обычных резисторов для задания граничных коэффициентов передачи (неизменяемых коэффициентов).

Далее к выходам стабилизатора подключают нагрузку, на которую этот стабилизатор и рассчитывался.

4.2. Электрическая принципиальная схема блока питания

После того как определили основные конструктивные идеи построения и исполнения, как самого стабилизатора, так и сетевой части с выпрямителем перейдем непосредственно к разработке электрической принципиальной схемы.

Функциональное назначение некоторых (ключевых) элементов схемы:

- DAI, DA2 - используются в качестве дифференциальных усилителей для управления транзистором. Может обеспечить относительно небольшую мощность в нагрузке. Ток нагрузки при этом не должен превышать 100— 150 мА, что было учтено в данной работе.

- VD9, VD10 - обеспечивают защиту транзистора от пробоя при работе на активно-индуктивную нагрузку, замыкая через себя излишек напряжения.

- R8, R14 - работают как датчики тока для защиты транзистора от перегрузок по току.

- Rl 1-R13 , R15-R17 - датчик ОС для регулирования напряжения на нагрузки. Назначение остальных элементов не требует особого пояснения. Электрическая принципиальная схема приведена на отдельном чертеже.

4.3. Обоснование выбора интегрального стабилизатора напряжения КР142ЕН1В и КР142ЕН2В

Во-первых, данная микросхема способна обеспечить требуемые коэффициенты стабилизации напряжения.

Во-вторых, имеет термостабилизированный ИОН.

В-третьих, ее максимальное входное и выходное напряжение способно обеспечить требуемое-выходное напряжение самого стабилизатора на транзисторе. Входное напряжение для микросхемы КР142ЕН1В (КР142ЕН2В) от 9 (20) В до 20 (40) В.

Помимо всего прочего, была выбрана аналоговая схема стабилизации, а не импульсная. Это можно объяснить тем, что импульсная схема требует больших расчетов и создание сложной схемы управления регулирующим транзистором. Также требуется обеспечить форсированный переход транзистора из области насыщения в область отсечки, а значит выбор более высокочастотного транзистора. Импульсный стабилизатор по своим принципам работы создает на нагрузки дополнительные пульсации и шума, что понижает коэффициент стабилизации. Также требуется обеспечить непрерывность тока и напряжения на нагрузки, что можно в принципе обеспечить, используя индуктивность, емкость и диод, но это требует больших расчетов.

Одним словом аналоговая схема более проста в реализации и расчете и не требует сложных схемных решений.

5. Расчет электрической принципиальной схемы блока питания

5.1.Предварительный расчет параметров