Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364141
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62791)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21692)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8693)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3462)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20644)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и микроэлектронных устройств.

Название: Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и микроэлектронных устройств.
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат Добавлен 00:34:32 30 октября 2011 Похожие работы
Просмотров: 34 Комментариев: 0 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно     Скачать
Реферат

Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и микроэлектронных устройств. Был разработан двухполюсный стабилизатор на основе операционного усилителя с защитой по току. Полученные параметры КСТАБ = 16666,7, КП 0,005%, входные и выходные значения напряжений и токов удовлетворяют техническому заданию.

Содержание

Введение

2

1 Выбор и обоснование структурной схемы

3

2 Выбор и обоснование принципиальной схемы

5

2.1 Защита ПСН на основе ОУ от перегрузок по току и КЗ в нагрузке

7

3 Расчет принципиальной схемы

10

3.1 Расчет схемы сравнения и усилителя

10

3.1.1. Выбор стабилитрона

10

3.1.2 Расчет сопротивлений R 3 , R 4 , R 5

10

3.1.3 Расчет сопротивлений R 7 , R 8

11

3.1.4 Расчет ОУ

11

3.2 Расчет регулирующего элемента

12

3.3 Расчет защиты от перегрузок по току и КЗ в нагрузке

13

3.4 Расчет параметров стабилизации

14

4 Расчет КПД устройства

15

5 Конструкторская часть

16

Заключение

17

Список литературы

18

Приложение

19

Введение

Широкое развитие радиоэлектроники и внедрение ее во все отрасли науки и техники являются реалией нашего времени. Для нормального функционирования всех видов радиоэлектронных устройств (вычислительных комплексов, аппаратуры радио и связи, робототехнических средств и т.д.) необходимы системы энергетического снабжения.

Высокие технико-экономические показатели радиоэлектронных устройств во многом зависят от параметров источников вторичного электропитания.

Наиболее распространенной являются ИВЭ (источники вторичного электропитания), состоящие из источника переменного напряжения, выпрямителей и стабилизаторов постоянного напряжения. В одних устройствах они используются как стабильные источники питания, обеспечивающие надежность работы, в других – еще и как источники эталонного (образцового) напряжения.

Развитие полупроводниковой техники дало возможность получить простые высокостабильные источники образцового напряжения практически любой мощности и небольших габаритов. Дальнейшее развитие ИВЭ привело к созданию и развитию класса силовых интегральных микросхем.

1 Выбор и обоснование структурной схемы

По используемому принципу действия полупроводниковые стабилизаторы напряжения (ПСН) делятся на параметрические и компенсационные.

В первом типе ПСН используют постоянство напряжения на некоторых видах приборов при изменении протекающего через них тока. Во втором типе ПСН задачу стабилизации напряжения решают по компенсационному принципу, основанном на автоматическом регулировании напряжения подводимого к нагрузке.

По режиму работы различают ПСН непрерывного и импульсного действия.

В ПСН непрерывного действия регулирующий элемент (РЭ) работает в активном режиме и стабилизация Uвых осуществляется непрерывно, за счет компенсации изменения напряжения на нагрузке изменением напряжения на РЭ.

В ПСН импульсного действия РЭ работает в импульсном, т.е. ключевом режиме. В импульсном ПСН энергия поступает от источника прерывисто, при этом возможно два режима регулирования напряжения на нагрузке:

- при постоянной частоте, изменением длительности импульса;

- при постоянной длительности импульса, изменением их частоты.

Импульсные стабилизаторы имеют следующие достоинства по сравнению с ПСН с непрерывным регулированием:

- в несколько раз меньше мощность рассеяния регулирующего

транзистора;

- более высокий КПД;

Недостатки:

- большая величина пульсации UВЫХ ;

- большая сложность схемы;

- плохие динамические свойства при импульсном изменении тока нагрузки.

ПСН непрерывного действия имеют высокий коэффициент стабилизации, низкое выходное сопротивление и малую величину пульсации выходного напряжения. По месту включения РЭ относительно нагрузки ПСН делятся на параллельные и последовательные. В первых из них регулирующий транзистор включается параллельно нагрузке (Рисунок 1б), а во вторых – последовательно с ней (Рисунок 1а).

а) б)

РЭ – регулирующий элемент, И – источник опорного (эталонного) напряжения, ЭС – элемент сравнения, У – усилитель постоянного тока.

Рисунок 1


2 Выбор и обоснование принципиальной схемы

Высокие качественные показатели имеют ПСН, в качестве УПТ которых применены ОУ в интегральном исполнении. Улучшение параметров ПСН при применении в них ОУ обуславливается высоким коэффициентом усиления ОУ и глубокой ООС, охватывающей стабилизатор.

Рисунок 2 - Принципиальная схема ПСН на основе ОУ

Регулирующий элемент выполнен на транзисторе VT1, в качестве УПТ применен ОУ DA1.

Неинвертирующий вход ОУ подключен к параметрическому стабилизатору на резисторе R2 и стабилитроне VD1, служащему источником опорного напряжения. С делителя R3, R4, R5 снимается часть выходного напряжения, которое в ОУ сравнивается с опорным напряжением. Выход ОУ подключен к базе VT1, включенного по схеме с ОК, что обуславливает более низкое выходное сопротивление ПСН, чем при включении VT1 по схеме с ОЭ.

Для питания ОУ и устройств на них применяются, как правило, двухполярное напряжение. Для его получения могут использоваться 2 одинаковых ПСН (Рисунок 3).

В номинальном режиме потенциал средней точки делителя R7 – R8 будет равен потенциалу общей шины, т.е. 0. Т. о., UДИФ2 = U02 = 0. При уменьшении отрицательного UВЫХ2 потенциал инвертирующего входа DA2 становится положительным. Это напряжение усиливается и инвертируется, поэтому UВЫХ DA2 становится более отрицательным; токи базы, коллектора, эмиттера увеличиваются, UКЭ VT2 падает, а UВЫХ увеличивается до номинального значения.

При уменьшении положительного UВЫХ1 из-за внешних факторов или за счет регулировки резистором R4, потенциал средней точки делителя R7 – R8 становится отрицательным. Это напряжение усиливается и инвертируется ОУ DA2. его выходное напряжение становится более

отрицательным. В результате UБЭ2 падает, его токи базы, коллектора, эмиттера уменьшаются, а UКЭ2 возрастает до тех пор, пока потенциал средней точки делителя R7 – R8 не станет равным 0. это произойдет при UВЫХ1 = UВЫХ2 .


Рисунок 3

2.1 Защита ПСН на основе ОУ от перегрузок по току и КЗ в нагрузке

Перегрузки по току в полупроводниковых ПСН возникают при недопустимом снижении сопротивления нагрузки и при КЗ выхода стабилизатора. При этом ток через РЭ увеличивается до недопустимой величины и он выход из строя. Впоследствии из строя могут выйти ОУ, выпрямитель, трансформатор. Для предотвращения выхода из строя элементов стабилизатора в его схему вводится защита по току.

RS1 – шунт (датчик тока), УПТ – усилитель постоянного тока, ИУ – исполнительное устройство;

Рисунок 4 - Структурная схема защиты

Работа защиты осуществляется следующим образом: в номинальном режиме работы стабилизатора через сопротивление нагрузки и шунт RS1 протекает ток IH ном , не превышающий установленной величины тока защиты IЗ . В УПТ ток через RS1 или пропорциональные ему падения напряжения на RS1 сравниваются с величиной UЗ или IЗ и превышение тока через RS1 над IЗ вызывает появление сигнала на выходе УПТ и срабатывание ИУ, которое либо разрывает цепь нагрузки, выключая РЭ, либо подзапирает регулирующий транзистор. Т.о., защита может осуществляться двумя способами:

а) полное обесточивание нагрузки, т.е. отсечка тока нагрузки;

б) ограничение тока нагрузки на определенном уровне.

В качестве элементов защиты, как правило, используются полупроводниковые элементы и иногда электромагнитные реле.

Рисунок 5 - Схема стабилизатора с защитой по второму способу

Защита с ограничением тока основана на форме входной характеристики кремниевого транзистора, имеющей вид:

Рисунок 6

Точка перегиба входной характеристики UПОР (пороговое) характеризует напряжение между базой и эмиттером, выше которого наблюдается быстрый рост тока базы, поэтому при превышении током IH значение IЗ = UПОР / RS1, IБ начинает резко увеличиваться, VD2 входит в

насыщение, при котором UКЭ2 приблизительно равно нулю, и шунтирует эмиттерный переход VT1 в запирающем направлении, поэтому IЭ VT1 не может превышать заданной величины IЗ . В качестве VT2 необходимо выбирать кремниевый транзистор с частотными свойствами не хуже, чем у VT1. элементы RS1 и VT2 могут быть включены в общую шину питания.

Полное запирание РЭ по первому способу защиты можно осуществить, если базу VT1 подключить к общей шине стабилизатора через очень малое сопротивление. При этом в качестве элемента защиты можно использовать тиристор (транзисторный триггер).

3 Расчет принципиальной схемы

3.1 Расчет схемы сравнения и усилителя

3.1.1. Выбор стабилитрона

Для выбора типа стабилитрона, используемого в качестве источника опорного напряжения, найдем величину требуемого опорного напряжения по формуле:

U ОП = (0,6…0,7) . U ВЫХ min ,

U ОП = 0,7 . 3 = 2,1 В.

Тип кремниевого стабилитрона подбираем, имея в виду, что напряжение стабилизации выбранного прибора должно соответствовать значению опорного напряжения (UСТ ~ UОП ). Параметры стабилитрона КС191С приведены в таблице 1.

Таблица 1 – параметры стабилитрона КС 191С

U ст,В

9,1

ТКН,%/°C

0,005

Iст.мин., мA

3

Iст.макс., мA

20

Rст., Ом

70

Таким образом сопротивление резистора R 2 (I R 2 = I VD 1 ):

U ВЫХ max U СТ 30 – 9,1

R 2 = –—––––––––– = ———— = 6966,666 ~ 6967 Ом.

ICT min 3 . 10 –3

Из ряда Е24 выбираем номинал 6,8 кОм. Рассеиваемая мощность на R 2 равна:

PR 2 = (U ВЫХ max U СТ )2 / R 2 = (30 – 9,1)2 / 6967 = 0,063 Bт .

3.1.2 Расчет сопротивлений R 3 , R 4 , R 5

Для расчета задаемся током делителя (обычно I д = (5…10) мА). Далее находим общее сопротивление выходного делителя:

R Д = R 3 + R 4 + R 5 = U ВЫХ max / I Д = 30 / 10 . 10-3 = 3000 Ом.

Вычисляем минимальный и максимальный коэффициенты передачи делителя:

αmin = U СТ min / U ВЫХ max = 9,1 / 30 = 0,3,

αmax = U СТ max / U ВЫХ min = 9,1 / 3 = 3.

Сопротивление резистора R 5 равно:

R 5 = αmin . R Д = 0,3 . 3000 = 900 = 0,9 кОм

Из ряда Е24 выбираем номинал 1 кОм.

Сопротивление резистора R 3 равно:

R 3 = R 5 . (1 - αmax ) / αmin = 900 . (1 – 3) / 0,3 = 6 кОм.

Из ряда Е24 выбираем номинал 6,2 кОм.

Сопротивление переменного резистора R 4 равно:

R 4 = R Д - R 3 - R 5 = 3000 + 6200 – 900 = 8300 = 8,3 кОм.

Выбираем номинал 8,2 кОм.

Резистор R 4 выбираем типа СП5-39-8,2 кОм ± 10%

3.1.3 Расчет сопротивлений R 7 , R 8

R Д рассчитываем аналогично резисторам R 3 , R 4 , R 5 :

R Д = R 7 + R 8 = U ВЫХ max / I Д = 30 / 10 . 10-3 = 3000 Ом,

R 7 = R 8 = R Д / 2 = 3000 / 2 = 1500 = 1,5 кОм.

Из ряда Е24 выбираем номинал 1,5 кОм.

3.1.4 Расчет ОУ

Критериями выбора ОУ являются: синфазное напряжение U СФ , равное U СТ , входное напряжение UВХ , скорость нарастания выходного напряжения ОУ VU ВЫХ . Для снижения динамических потерь в РЭ необходимо, чтобы фронт и срез выходных импульсов ОУ не превышал

1-2 мкс. Ориентировочно необходимую величину VU вых можно определить по формуле:

UВХ 36

VU ВЫХ ³ ––––– ³ ——— ³ 13 - 36 В/мкс

t ф 1 - 2

Указанным требованиям удовлетворят ОУ типа КР554УД2А. Параметры ОУ КТ315А приведены в таблице 2.

Таблица 2 – параметры ОУ типа КР554УД2А

К U

20000

±U ПИТ , В

15

I ПОТР , мA

7

±U ВЫХ , В

±10

U СФ , В

10

VU ВЫХ , В/мкс

20

R Н , кОм

2

R ВХ , Мом

10

Резистор R0 выбираем в расчете, что у обоих ОУ ±U ПИТ = 15в, а I ПОТР =7 мA, таким образом

R0=(39-15)/(2*0.007)=1714,29

Из ряда Е24 выбираем номинал 1,8 кОм.

Ограничение выходного тока ОУ DA 1 осуществляется резистором

R 1 , который не должен превышать 5 миллиампер.

ОУ DA 2 выбираем такой же как DA 1, следовательно, ток на резисторе R 6 также не должен превышать 5 миллиампер.

3.2 Расчет регулирующего элемента

Согласно заданию выходной ток один ампер, т.е. ток I Э =1 А. Ток базы VT 1 равен току резистора R 1 :

I Б = 5 мА.

Ток коллектора транзистора VT 1 равен:

I К = I Э - I Б = 1 – 5 . 10-3 = 0,995.

Тогда коэффициент усиления по току РЭ и УМ равен:

К I I К / I Э = 0,995 / 1 = 0,995.

В качестве РЭ необходим транзистор с допустимым напряжением коллектор-эмиттер:

U КЭ.ДОП. ≥ 1,5·UВХ ,

U КЭ.ДОП. ≥ 1,5 · 36 = 54 В.

Выберем транзистор VT1 КТ630Е. Параметры транзистора КТ630Е приведены в таблице 3.

Таблица 3 – параметры транзистора КТ630Е

Марка транзистора

КТ630Е

Тип транзистора

N-P-N

I нmax , А

1

Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В

60

Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт

0,8

Минимальный коэф. передачи тока базы, h21Э min

160

Сопротивление резистора R 1 рассчитаем по формуле:

R1 = (U ВЫХ.ОУ maxU БЭНАС ) / IR 5 ,

где IR 1 = 5·10-3 А;

R 1 = (24– 0,85) / 5 · 10–3 = 4,63 · 103 Ом.

Из ряда Е24 выбираем номинал 4,7 кОм.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R 1 , равна:

PR 1 = IR 1 2 ·R 1 = (5 ·10-3 )2 · 4,7 · 103 = 1,17 . 10-3 Вт.

Подобно VT1 выбираем транзистор VT3. Параметры транзистора КТ933Б приведены в таблице 4.

Таблица 4 – параметры транзистора КТ933Б

Марка транзистора

КТ933Б

Тип транзистора

P-N-Р

I нmax , А

0,5

Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В

60

Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт

50

Резистор R6 выбираем такой же как R 1 .

3.3 Расчет защиты от перегрузок по току и КЗ в нагрузке

Расчет регулирующего транзистора и резистора

Зададим значение I з = 50 мA, а U ПОР = 50 В.

I з =U ПОР / RS1,

RS1 = U ПОР / I з = 50 / 50 . 10-3 = 1 кОм.

Выбираем транзисторVT2 типа КТ608Б. Параметры транзистора КТ608Б приведены в таблице 5.

Таблица 5 – параметры транзистора КТ608Б

Марка транзистора

КТ608Б

Тип транзистора

N-Р-N

I нmax , А

0,8

Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В

60

Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт

0,5

Подобно VT2 выбираем транзистор VT4. Параметры транзистора КТ620А приведены в таблице 6.

Таблица 6 – параметры транзистора КТ620А

Марка транзистора

КТ620А

Тип транзистора

Р-N-Р

I нmax , А

0,5

Доп. напряжение коллектор-эмиттер, Uк мах , В

50

Рассеиваемая мощность коллектора, Pмах , Вт

0,2

Резистор RS2 выбираем такой же как RS1.

3.4 Расчет параметров стабилизации

3.4.1 Рассчитываем коэффициент стабилизации рассчитанного стабилизатора напряжения, а также величину пульсаций на выходе:

КСТ = (UH * K ) / UBX =(30 * 20000) / 36 = 16666,7

Рассчитываем коэффициент пульсаций:

U ВЫХ = ∆U ВХ / К = 36 / 20000 = 0,0018

K П = (∆U ВЫХ * 100) / U ВХ = (0,0018 * 100) / 36 =0,005

3.4.2 Проверяем соответствие рассчитанных параметров заданным условиям:

Кст = 16666,7 > Кст.зад = 5000;

Кп = 5 10-3 % < Кп.зад = 50´10-3 %.

Полученные параметры удовлетворяют заданным условиям.

4 Расчет КПД устройства


Определяем номинальное и минимальное значения КПД:

UH * IH 30 * 1

ηном = ——— = ——— = 0,83

UВХ * IH 36 * 1

UHмин * IH 3 * 1

ηмин = ———— = ——— = 0,083

UВХ * IH 36 * 1

5 Конструкторская часть

В результате структурной и принципиальной электрических схем стабилизатора постоянного напряжения была дополнительно разработана печатная плата 140´102 мм с соответствующими навесными радиоэлементами. Для улучшения теплоотдачи радиоэлементы расположены на большом расстоянии друг от друга.

Печатная плата выполнена из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5-2 мм фотохимическим методом. Пайка выводов элементов выполнена припоем ПОС-61. Шаг координатной сетки 2,5 мм.

Заключение

Курсовой проект выполнен в соответствии с заданием на проектирование, полученные результаты КСТАБ = 16666,7, КП 0,005% удовлетворяют требуемым заданиям.

Номинальный КПД устройства превышает 80%, это говорит об эффективности использования стабилизаторов напряжения на основе операционного усилителя.

Список литературы

1. Додик С.Д. Полупроводниковые стабилизаторы постоянного напряжения и тока (с непрерывным регулированием).- М.: Сов.радио, 1980.- 618 c.

2. Вересов Г.П. Стабилизированные источники питания радиоаппаратуры.- М.: Энергия, 1978.- 192 с.

3. Гершунский Б.С. Справочник по расчету электронных схем. - Киев: Вища школа, 1983. – 240 с.

4. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной радиоаппаратуры. – М.: Высшая школа, 1989. – 463 с.

5. Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник/ В. Л. Аронов, А. В. Баюков, А. А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н.Н. Горюнова. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 904 с.

6. Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник/ А. Б. Гитцевич, А. А. Зайцев, В. В. Мокряков и др. Под ред. А. В. Голомедова. – М.: Радио и связь, 1988. – 528 с.

Приложение А

ВАХ транзисторов КТ630Е, КТ933Б, КТ608Б

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка

Работы, похожие на Реферат: Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и микроэлектронных устройств.

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(222608)
Комментарии (3010)
Copyright © 2005-2019 BestReferat.ru bestreferat@gmail.com реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru