- •1. Основы расчета одноконтурной аср
- •1.1 Определение свойств объекта регулирования.
- •1.1.1.Аналитический метод определения характеристик
- •1.1.2. Экспериментальные методы определения характеристик объекта регулирования
- •1.2. Расчет оптимальных параметров настройки автоматического регулятора
- •1.2.1. Метод расширенных частотных характеристик
- •1.2.2. Метод незатухающих колебаний
- •1.2.3. Расчет настроек по амплитудно-фазовой характеристики объекта
- •2. Методика расчета измерительного моста
- •Пример расчёта моста для термопреобразователя
- •Пример расчёта моста для шкалы тсм 100м от –25 до
- •Расчет коэффициента усиления усилителя.
- •3. Методикарассчета схемы термокомпенсации измерительного преобразователя п282
- •4. Расчет блока питания
- •4.2. Основная часть
- •4.2.1. Требуемые входные и выходные характеристики
- •4.2.2. Выбор структурной схемы блока питания.
- •Недостатки
- •4.2.3. Структурная схема источника питания
- •Параметры блоков схемы Стабилизатор
- •4.3.Принципиальная схема Полная принципиальная схема приведена в Приложении 2
- •4.3.1. Выбор элементов схемы
- •2) Выбор транзисторов стабилизатора
- •3) Выбор и расчет пассивных элементов
- •Конденсаторы
- •Резисторы
- •5. Методика расчета усилителя постоянного тока.
- •5.1. Режимы работы усилительных каскадов
- •5.1.1. Режим а.
- •5.1.2. Режим в.
- •5.1.2. Режим b.
- •5.1.3. Режим с.
- •5.2. Общие сведения об усилителях постоянного тока.
- •5.3 Упт с непосредственной связью между каскадами
- •5.4. Дрейф нуля и способы борьбы с ним
- •5.5 Расчет усилителей постоянного тока с непосредственной межкаскадной связью.
- •5.6. Вывод.
- •Литература
4.3.Принципиальная схема Полная принципиальная схема приведена в Приложении 2
4.3.1. Выбор элементов схемы
Сначала выбираются основные элементы
1) Выбор транзисторов схемы защиты
Выбирается регулирующий транзистор VT3 по рассчитанным параметрам стабилизатора: (7)
Напряжение коллектор – эмиттер
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора
Если Ррэ. сраб > Рк , то необходимо применение теплоотвода.
Максимальный постоянный ток коллектора Iк = Imax
Выбирается транзистор VT2 (7)
Напряжение коллектор – эмиттер
Максимальный постоянный ток коллектора
Выбирается транзистор VT1
Для надежного срабатывания защиты необходим большой
коэффициент усиления каскада, необходим транзистор с большим коэффициентом передачи тока h21э. Остальные параметры не критичны. По указанным параметрам выбираем транзистор (7)
2) Выбор транзисторов стабилизатора
Выбираются транзисторы VT4, VT5
Для обеспечения высокой стабильности выходного напряжения и низкого выходного сопротивления стабилизатора необходим большой коэффициент усиления каскада, необходим транзистор с большим коэффициентом передачи тока h21э. Остальные параметры не критичны. По указанным параметрам выбираем в (7) транзисторы
3) Выбор и расчет пассивных элементов
Выбираются пассивные элементы
Трансформатор выбирается по рассчитанным параметрам:
Напряжение на вторичной обмотке Uii
Ток во вторичной обмотке Iii
Мощность, потребляемая от вторичной обмотки Рii
Мощность трансформатора Ртр
Коэффициент трансформации Кт
Ток в первичной обмотке трансформатора Ii
Диоды VD1 – VD4 выбираются по параметрам:
Обратное напряжение на диодах выпрямителя Uобр
Ток через диоды выпрямителя Iд
Конденсаторы
Выбираются конденсаторы С1, С2, С3
С1 – конденсатор фильтра
С3 – блокировочный конденсатор, служит для подавления высокочастотных помех
Резисторы
Расчет и выбор резисторов:
Резистор R1
Для открывания транзистора VT1 и срабатывания схемы защиты необходимо напряжение. Такое напряжение достигается при токе срабатывания защиты Iсраб на сопротивлении R1. Для подстройки тока срабатывания схемы защиты параллельно R1 включен подстроечный резистор R10.
Резистор R2
Сопротивление резистора ограничивает ток коллектора Iк транзистора VT1 на уровне
Резистор R3
Сопротивление резистора ограничивает ток базы Iб транзистора VT5
Резистор R4
Где
Uвх.ст = В – входное напряжение стабилизатора.
Uн = В – Выходное напряжение стабилизатора
Резистор R5
Iкэо= мкА – обратный ток коллектора транзистора VT2
Резистор R6
Icт= - ток стабилизации стабилитрона VD5
Резисторы R7, R8, R9
Резисторы выбираются из условия протекания тока 10 – 11 мА при номинальном напряжении.
Rs=R7 + R8 + R9
R7 = Rs - R8 - R9
Таким образом, выбор и расчет элементов схемы заканчивается.
Пример:
Разработать стабилизированный источник питания обеспечивающего поддержания постоянного напряжения заданного уровня и качества на стабильной нагрузке.
Исходные данные:
Uс=220 В.
ΔUс=15% (33 В)
Uн=27 В.
ΔUн=1,5% (0,405 В)
Rн min=50 Ом
Rн max=10000 Ом.
Кзащ=1,5
Определим максимальный ток :
А
Определим минимальный ток :
Для нормальной работы регулирующего элемента напряжение на входе стабилизатора должно быть выше на 4 – 7 вольт (как минимум на напряжение насыщения регулирующего транзистора). Принимаем входное напряжение стабилизатора
Мощность выделяемая на регулирующем транзисторе при Rн min,
Мощность выделяемая на регулирующем транзисторе при срабатывании защиты (режим короткого замыкания в нагрузке)
(Uн=0 при коротком замыкании в нагрузке).
Определяем ток срабатывания защиты:
Выбираем в качестве схемы защиту ограничительного типа с резистивным датчиком тока
6. Выбираем регулирующий транзистор VT3:
35В, ( -постоянная рассеиваемая мощность коллектора)
Iк = Imax
Поскольку максимальная рассеиваемая мощность коллектора без теплоотвода Рк=1Вт, то необходимо применение теплоотвода.
Выбирается транзистор КГ817Г (7)
Выбираем транзистор VT2:
35В,
Выбираем транзистор VT1 – с большим коэффициентом передачи тока h21э – КТ3107Г.
Выбираем транзисторы VT4, VT5 с большим коэффициентом передачи тока h21э, обеспечивающие большой коэффициент усиления каскада – КТ3102А
Рассчитываем емкость конденсатора фильтра:
мкФ
Выбираем по справочнику (7) конденсаторы С1, (С2), С3
С1 – К50-6 10000мкФ Х50В
(С2 – К50-6 500мкФ Х50В)
С3 – К71-5 10нФх100В - для подавления высокочастотных помех
Определяем напряжение на выходе мостового выпрямителя:
Обратное напряжение на диодах выпрямителя
Ток через диоды выпрямителя
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора
25В
По расчетным данным выбираем (7) диоды КД202А (VD1-VD-4)
Выбираем стабилитрон VD5
Uст=24 В
Iст=3 мА
По указанным параметрам выбираем стабилитрон Д816Б
Ток во вторичной обмотке
Мощность, потребляемая от вторичной обмотки
Вт
Мощность трансформатора:
Вт
Коэффициент трансформации
Ток в первичной обмотке трансформатора:
А
По рассчитанным параметрам выбираем трансформатор ТПП 280 сердечник ШЛ25 32, мощность – 72 Вт
Расчет пассивных элементов схемы
Расчет и выбор резисторов:
Резистор R1
Для открывания транзистора VT1 и срабатывания схемы защиты
необходимо напряжение . Такое напряжение достигается при токе срабатывания защиты Iсраб=5А на сопротивлении R1=0,16Ом. Для подстройки тока срабатывания схемы защиты параллельно R1 включен подстроечный резистор R10=100Oм
Резистор R2
Сопротивление резистора ограничивает ток коллектора Iк транзистора VT1 на уровне
Где
Uвх.ст
= 35В (12 В) входное напряжение
стабилизатора
Резистор R3
Сопротивление резистора ограничивает ток базы Iб транзистора VT5. R3= 10кОм
Резистор R4
Где
Uвх.ст
= 35В (12 В) – входное напряжение
стабилизатора.
Uн
= 27В (5 В) – выходное напряжение
стабилизатора
Резистор R5
Iкэо= 100 мкА – обратный ток коллектора транзистора VT2
резистор R6
Icт= 30мА - ток стабилизации стабилитрона VD5
Резисторы R7, R8, R9
Резисторы выбираются из условия протекания тока 10 – 11 мА при номинальном напряжении.
Rs=R7 + R8 + R9=2,7 кОм
Rs=
R7 = Rs - R8 - R9=200 Ом
R7 = 2700 - 100 - 2400=200 Ом
Где
Uн
max= 27В (7В)
– максимальное напряжение на нагрузке
Uн
min= 26,6В (3В)
– минимальное напряжение на нагрузке
Таким образом, выбор и расчет элементов схемы закончен.