Главная | Обратная связь

Практическое занятие №2.

Тема занятия:Расчёт маломощного нестабилизированного источника питания.

Цель занятия: Изучение методики расчёта различных схем выпрямителей.

Система электропитания необходима любому электрическому прибору. Как правило, она должна обеспечивать одно или несколько постоянных напряжении. Батарейное питание слишком расточительно при большой потребляемой мощности, поэтому постоянное напряжение принято получать путем трансформации и выпрямления сетевого напряжения. Такое постоянное напряжение обычно имеет заметные пульсации и подвержено колебаниям при смене нагрузки или вследствие нестабильности
сети. При решении задачи 2 Вы познакомитесь со схемами стабилизации, позволяющими получить напряжения питания требуемого качества.

Исходными данными для расчета являются энергетические параметры нагрузки U_d, I_d. И параметры сети первичного питания: число фаз (в нашем случае одна), напряжение U_c, частота питающей сети f_с, относительное отклонение напряжения α_min и α_max. Кроме этого, необходимо знать тип схемы выпрямителя, для которой ведется расчёт.

На первом этапе следует рассчитать выпрямитель. Наиболее распространенным случаем работы выпрямителя является работа выпрямителя совместно со сглаживающим фильтром, первое звено которого представляет собой конденсатор, включенный параллельно выходу выпрямителя [1, 3, 5].

Примеры таких систем показаны на рис. 2.1. Задачей расчета является определение электрических нагрузок на диоды, выбор диодов, определение основных параметров трансформатора (I₁, E₁, I₂, E₂, P_тр). С целью ускорения и упрощения вычислений расчет выполняют с использованием специальных расчетных монограмм и таблиц. Методика расчета учитывает не идеальность трансформаторов и вентилей выпрямителя.

Пример расчета будет проводиться для однополупериодной схемы (рис 2.1, а). Для остальных схем, приводятся только расчетные формулы.

. В качестве примера рассмотрим блок питания микроконтроллерного устройства с клавиатурой и индикатором, U_мк = 5В, I_d = 100мА. Поскольку после выпрямителя потребуется дополнительная стабилизация, примем минимальное падение напряжения на схеме стабилизации равным U_∆ = 3В. Тогда получаем следующие исходные данные:

U_d = U_мк + U_∆ =8B; I_d = 100мА; U_c = 220 B; f_c = 50 Гц; α_min = 0.15; α_max = 0.1.

Порядок расчета:

1. Определяют параметры нагрузки:

а) номинальное напряжение нагрузки U₀ = U_d/(1- α_min) = 9.41В.

б) мощность нагрузки P₀ = U₀ I_d = 9.41*0.1 = 0.941 Вт.

в) номинальный ток нагрузки для параметрического и интегрального линейного стабилизаторов I₀ = I_d + I_Ст, где I_Ст - ток потребляемый управляющими цепями стабилизатора. При использовании современной элементной базы током управляющих цепей по сравнению с током нагрузки можно пренебречь. В случае импульсного стабилизатора с высоким к.п.д. I₀ может быть существенно ниже I_d, поскольку стабилизатор питается завышенным напряжением.

Примем: I₀ = I_d.

2.Определяют основные параметры вентиля:

Ток вентиля в выпрямителе с емкостной нагрузкой имеет импульсный характер, как видно из рисунка Рис.2.2.

Рис.2.2. Форма тока и напряжения в выпрямителе однофазного напряжения.

Для расчёта параметров вентиля, трансформатора и фильтрующего конденсатора применим формулы из таблицы Таб.2.1.