Преимуществом разработанного устройства по сравнению с близкими к нему по принципу действия другими устройствами является то, что для поддержания постоянной величины выходного напряжения используется принцип широтно-импульсной модуляции. Величина выходного напряжения не будет зависеть от амплитуды импульсов.
Отечественная промышленность выпускает узкую номенклатуру устройств такого типа.
Зарубежные устройства хотя и обладают преимуществом в работе, но их цена высока и малодоступна среднем покупателям.
Поэтому была поставлена задача разработать устройство, удовлетворяющее потребности.
Конструкторская часть
Назначение, область применения, технические данные проектируемого электронного устройства
Предназначен для обеспечения субблоков систем ЧПУ 2Р22, 2Р42, стабилизированным напряжением питания, необходимым для работы микросхем ТТЛ логики.
Технические данные:
Канал. | 1 |
Входное номинальное напряжение. | 22,5В |
Выходное напряжение. | 5В |
Максимальный ток нагрузки. | 10А |
Нестабильность выходного напряжения. | 1% |
1.6.2 Описание работы проектируемого устройства по функциональной схеме
Функциональная схема стабилизатора напряжения состоит из следующих блоков:
-схема сравнения (транзистор VI9, резистор R27, стабилитрон V20);
-задающий генератор (транзисторы V16, V17, резисторы R23, R25, R26, конденсатор С9);
-интегрирующая цепь (резисторы R21, R23,
конденсатор С8);
-модулятор длительности импульсов (транзисторы V13, V14, резисторы R8—R12);
-усилитель мощности (транзисторы V9, V10, резисторы R1, R2, R4, R16);
-параметрический стабилизатор (диод V5, конденсаторы С5, С7, резистор RЗ, стабилитрон V12);
-делитель напряжения (резисторы R28—RЗО, диоды V21—V23);
-защита от перегрузки (транзисторы V15, V18, резисторы R5— R7, R17, R24, конденсатор С10);
-защита от перенапряжения (тиристор V26, стабилитрон V27, резистор R31);
-высокочастотный фильтр (дроссель L2).
Описание работы проектируемого устройства по принципиальной схеме
Постоянное напряжение, получаемое от выпрямителя, преобразуется при помощи транзисторного ключа в прямоугольные импульсы, следующие с постоянной частотой. Эти импульсы поступают на сглаживающий фильтр. На выходе фильтра выделяется постоянное (выходное) напряжение, равное среднему значению импульсного напряжения, подаваемого на вход фильтра.
Для поддержания постоянной величины выходного напряжения используется принцип широтно-импульсной модуляции. Величина выходного напряжения не будет зависеть от амплитуды импульсов.
Среднее значение импульсного напряжения будет поддерживаться на одном уровне, если при увеличении или уменьшении амплитуды импульсов, что происходит при изменении напряжения сети, соответственно уменьшать или увеличивать длительность импульсов на выходе транзисторного ключа.
Необходимая длительность импульсов устанавливается следующим образом.
Напряжение обратной связи, снимаемое с выхода сглаживающего фильтра через делитель напряжения поступает на схему сравнения, где производится сравнение части выходного напряжения с эталонным напряжением, а также усиление сигнала рассогласования. Напряжение рассогласования поступает на вход модулятора длительности импульсов. На вход модулятора поступает также через интегрирующую цепь и резистор К20 пилообразное напряжение, вырабатываемое задающим генератором (несимметричный мультивибратор). Модулятор длительности импульсов представляет собой триггер Шмидта. Если на вход триггера подавать пилообразное напряжение, то при определенном уровне напряжения, называемом уровнем срабатывания, произойдет переключение триггера. Триггер будет находиться в этом состоянии до тех пор, пока входное напряжение не уменьшится до уровня, при котором триггер возвращается в исходное состояние. Длительность выходных импульсов триггера будет определяться временем между переключением триггера. Импульс напряжения с модулятора длительности импульсов через усилитель мощности управляет транзисторным ключом. Схема сравнения, задающий генератор модулятор длительности импульсов питаются параметрическим стабилизатором.
Коммутационный диод предназначен для замыкания тока дросселя L1 в момент, когда транзисторный ключ закрыт.
Защиты от перегрузок и от перенапряжение аналогичны соответствующим защитам в стабилизаторе напряжения СН-11М
Для контроля работы стабилизатора используются светодиод V28 и гнезда XI, Х2.