2015-05-26
347
Выходные параметры источника питания:
Uпит=±18 В;
Iпит=IвхΣ+Iпот=0,067+0,001=0,068 А.
Схема источника питания собственных нужд изображена на рисунке:
Стабилизация напряжения ±18 В осуществляется за счет стабилитронов VD2 и VD3. Стабилизируются потенциалы баз транзисторов VT1 и VT2 соответственно, через которые протекает ток нагрузки. Токи стабилитронов VD2 и VD3 ограничиваются резисторами R2 и R3. Конденсаторы C1 и C2 фильтруют пульсации выпрямленного напряжения, а диодный мост VD1 превращает переменное напряжение в постоянное. Трансформатор TV1 понижает сетевое напряжение. Чтобы выпрямленное напряжение было 2-х полярным, трансформатор имеет вывод средней точки на вторичной обмотке.
Лампа HL1 используется для индикации сетевого напряжения, а гасящий резистор R1 ограничивает напряжение, подаваемое на лампу.
При отключении переключателя SA1 сетевое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора, включая проектируемое устройство.
Плавкие вставки FV1 и FV2 защищают питающую сеть от коротких замыканий источника питания.
|
|
|
Примем |Uвх+|=|Uвх-|=28 В.
Тогда при изменении сетевого напряжения на ±20% напряжения Uвх+ и Uвх- будут изменяться от ±|Uвх+|*0,8=±28*0,8=±22,4 В, до ±|Uвх+|*1,2=±28*1,2=±33,6 В, что допустимо.
Стабилитроны VD2 и VD3 выберем типа Д815Ж с параметрами:
Uст=18 В (напряжение стабилизации);
Iст=30 мА (средний ток стабилизации).
Определим сопротивления резисторов R2 и R3:
R2=R3=(|Uвх+|-Uст)/Iст=(28-18)/0,03=333,(3) Ом.
Мощность, рассеиваемая на резисторах:
PR2=Iст2*R2=0,032*333,(3)=0,3 Вт.
Выбираем резисторы R2 и R3 типа C2-23-0,5-330 Ом ±5%.
Соотношения для выбора транзисторов VT1 и VT2:
Uкэ доп=|Uвх+|max*√2=33,6*√2=47,52 В;
Iк доп=1,2*Iпит=1,2*0,068=81,6 мА;
Pк доп=(|Uвх+|max - Uст)*Iпит = (33,6-18)*0,0816=1,273 Вт.
В качестве VT1 выбираем транзистор КТ815Г, а в качестве VT2 – транзистор КТ814Г с параметрами:
Uкэ max=100 В;
Iк max=1,5 А;
Pк max=10 Вт.
Рассчитываем фильтровые конденсаторы C1 и C2 из расчета требуемого коэффициента пульсаций q=2%=0,02.
Емкость конденсаторов:
C1≥(Iпит+Iст)/2π*φc*|Uвх+|*q=(0,068+0,03)/2π*50*28*0,02=5,55*10-4 Ф.
Напряжение конденсаторов:
Uс1≥|Uвх+|max*√2=33,6*√2=47,52 B.
В качестве фильтровых выбираем конденсаторы типа К50-22-50В- 680мкФ ±20%.
По лит.3 определим требования по мостовому выпрямителю VD1 и трансформатору TV1. Для этого сначала определим параметр А (по лит.3), зависящий от угла отсечки:
А=I0*π*r/(U0*m), где I0=Iпит+Iст=0,068+0,03=0,098 А;
U0=|Uвх+|+|Uвх-|=28+28=56 В;
m=2 (пульсность схемы);
r=2rпр+rтр, где rпр – сопротивление диода выпрямительного моста в прямом направлении:
rпр=Uпр/I0=0,5В(ориентировочно)/0,098А = 5,102 Ом.
rтр – сопротивление обмоток трансформатора.
rтр = Kr*n0* 
/ (I0*φc*Bn) (лит.3)
По таблицам и графикам (лит.3) определим параметры, необходимые для расчета сопротивления обмоток трансформатора.
|
|
|
Kr=3,5 (коэффициент сопротивления для однофазной мостовой схемы выпрямления), Bm=1,5 Tл (амплитуда магнитной индукции), s – число стержней трансформатора, несущих обмотки.
Выбираем стержневую конструкцию трансформатора с числом стержней, несущих обмотки s=2.
rтр=(3,5*56* 
) / (0,098*50*1,5) = 60,973 Ом.
r=2*5,102+60,973=71,177 Ом.
Определяем параметр A:
А=0,098*π*71,177/(56*2)=0,196.
В зависимости от параметра А определяем требования к диодам выпрямителя VD1:
Uобр доп ≥ 1,2*1,41*B*U0 = 1,2*1,41*0,996*56 = 94,373 В, где B=φ(А) (по графику) = 0,996.
Iпр доп ≥ 0,5*F*I0=0,5*6,4*0,098 = 0,3136 А, где F = φ(А) (по графику) = 6,4.
В качестве мостового выпрямителя VD1 выберем диодную сборку КЦ412Б с параметрами:
Iпр ср = 1 А;
Uобр max = 100 В.
Определяем требования к трансформатору TV1 по лит.3.
Габаритная мощность: Sтр =0,707*B*D*U0*I0, где D = φ(А) (по графику) =2,3.
Sтр = 0,707*0,996*2,3*56*0,098 = 8,89 ВА;
Напряжение вторичной обмотки:
U2=B*U0=0,996*56=55,776 В;
Ток вторичной обмотки:
I2=0,707*D*I0=0,707*2,3*0,098=0,16 А.
По таблицам и графикам лит.3 определяем остальные параметры, необходимые для расчета трансформатора TV1:
КПД трансформатора η=0,67;
Коэффициент заполнения сталью Кс = 0,96;
Коэффициент заполнения окна медью обмоток Км = 0,21;
Допустимая плотность тока в обмотках трансформатора j = 3,8А/мм2.
