Алгоритми розрахунку пристроїв електроніки

Студенти, опрацювавши даний розділ, повинні зна­ти алгоритм розрахунку стабілізованих джерел постійної напруги та системи керування з використанням широтно-імпульсного перетворювача. Вміти виконувати схемотехнічне рішення таких пристроїв і розраховувати їх основні параметри та вибирати елементну базу.

План (логіка) викладу материну

1. Розрахунок стабілізованого джерела живлення

2. 18.1.1. Приклад розрахунку

3. Система широтно-імпульсного керування

18.2.1. Приклад розрахунку

Ключові терміни та поняття:

* стабілізоване джерело живлення, випростувач, ^х фільтр, ^х стабілі­затор напруги, * широтно- імпульсний перетворювач, ^х генератор лінійно-змінної напруги, ^х схема порівняння, ^х формувач керувальних сигналів, ^А електронний ключ

18.1. Розрахунок стабілізованого джерела живлення

Для живлення електронних пристроїв застосовується стабілізова­не джерело постійної напруги, структурну схему якого показано на рис. 95, яке забезпечує високий коефіцієнт згладжування. Основними компонентами такого джерела є: анодний трансформатор Тр; напів­провідниковий випростувач В; згладжувальний фільтр Ф; парамет­ричний стабілізатор постійної напруги С.

Рис. 95. Структурна схема стабілізованого джерела постійної напруги

Трансформатор забезпечує гальванічну розв'язку мережі жив­лення та навантаження і перетворює напругу мережі до необхідної величини на вході випростувача. Залежно від вибраної схеми випрос­тування за відповідними співвідношеннями, поданими для цієї схеми (табл. 4), визначають вторинні параметри анодного трансформатора та його типову потужність: U₂, I₂, S_T.

Типова (розрахункова) потужність трансформатора S_T виражається через потужності первинної S1 та вторинної S₂ обмоток трансформа­тора S_T = 0,5(S₁+ S₂), де відповідно S1= U1 І1 та S₂ = U₂ І₂. Для інженер­них розрахунків звичайно приймають St = S₁ =S₂. Коефіцієнт транс­формації анодного трансформатора

На підставі цих даних із довідника вибирають трансформатор за­водського виготовлення або трансформатор виготовляється за індиві­дуальним замовленням.

Вибір схеми випростувача здійснюється залежно від потужності наван­таження. Для малопотужних навантажень (одиниці кіловат) використо­вують однофазні схеми випростувачів, а для навантажень середньої (де­сятки кіловат) та великої потужності (понад сотні кіловат) — трифазні.

Вибір типу вентилів випростувача та їх кількість здійснюється за такими основними параметрами з дотриманням умов:

за допустимим струмом: Іпр.доп ≥ Iv

за допустимою зворотною напругою: U_зв.доп ≥U_{зв. макс}

Тут I_пр._Д0І1 — середнє за період значення випростаного струму, який може проходити через вентиль тривалий час при допустимому його нагріванні; Uзв.доп — допустима зворотна напруга, яку витримує вентиль без руйнування р-п переходу. Значення цих величин подаю­ться в паспортних даних для напівпровідникових діодів.

Рис. 96. схеми паралельного (а) та послідовного (б) вмикання вентилів

Кількість вентилів в одній вітці (плечі) випростувача визначають за­лежно від номінального випростуваного струму та зворотної макси­мальної напруги, яка прикладається до вентиля. Якщо Ivн > Іпр.доп то ви­бирають паралельне з'єднання вентилів (рис. 96, а) і відповідно, якщо Uзв.доп ≤ U звмакс, то вибирають послідовне з'єднання вентилів (рис. 96, б).

Додаткові резистори R_д= (0,1 ÷ 1) Ом вмикають для вирівнювання струмів паралельних вентилів, і до зумовлено неідентичністю їх вольт-амперних характеристик. Шунтові резистори Rш = (1 ÷ 10) К вмикають для уникнення нерівномірного розподілу прикладеної зворотної напруги.

Тип фільтра вибирається залежно від потужності навантаження. У ви­падку потужності навантаження менше 300 Вт рекомендується фільтр ти­пу «С» і для навантажень потужністю більше 300 Вт — фільтр типу «L».

На рис. 97 показано алгоритм розрахунку стабілізованого джерела живлення.

Рис. 97. Алгоритм розрахунку стабілізованого джерела живлення постійної напруги