 |
|
Разработка схемы электрической структурной
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине: «Теоретические основы электротехники»
Тема: «Блок питания нерегулируемый на 12 В»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
БГПК. 390202.Р41 КП ПЗ
Проект защищен с оценкой
_________ _________
Руководитель проекта
М.О. Храпунова
Выполнил уч-ся гр. Р41 курс 2
Г.М.Будай
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
БГПК. 390202. Р41 КП ПЗ
Разраб.
Дмитрук
Провер.
Храпунова
Н. Контр.
Утверд.
Клухин
Блок питания лабораторный
Пояснительная записка
Лит.
Листов
24
БГПК Р41
Содержание
Введение……………………………………………………………………..3
1 Общая часть………………………………………………………….......5
1.1 Анализ технического задания………………………………………..5
1.2 Разработка схемы электрической структурной…………………...5
1.3 Разработка схемы электрической принципиальной……………...8
1.4 Выбор элементной базы……………………………………………....11
2. Расчётная часть………………………………………….............14
2.1 Расчёт маломощного трансформатор…………………….….…….14
2.2 Расчёт выпрямителя на нагрузку ёмкостного характера..….......17
Расчет интегрального стабилизатора постоянного
напряжения……......…………………………………………………...20
3. Экспериментальная часть…….………………………………….....21
3.1 Описание конструкции блока питания………………………....….21
3.2 Проверка работоспособности………………….. ……………..…….21
Заключение………………………………………………………….22
Список использованных источников……………………….…...23
Приложение А Перечень элементов
Введение
Неотъемлемой частью любого радиотехнического устройства является источник электропитания.
Для питания постоянным током электронных управляющих, измерительных и вычислительных устройств применяют источники питания малой мощности, которые обычно получают энергию от однофазной цепи переменного тока. Такие источники питания в настоящее время строятся как по традиционной схеме с выпрямителем, подключенным к сети через трансформатор, так и по схеме с бестрансформаторным входом, работа которой основана на многократном преобразовании электрической энергии.
Сейчас выпускаемая аппаратура становится все сложнее, к ней предъявляются более строгие требования, и при этом возрастает количество элементов. Следовательно, на первый план выходят вопросы, связанные с качеством питания этой аппаратуры. Кроме того, каждый прибор имеет свои требования к источнику питания.
При выборе и разработке источника питания (далее ИП) необходимо учитывать ряд факторов, определяемых условиями эксплуатации, свойствами нагрузки, требованиями к безопасности и т.д.
В первую очередь следует обратить внимание на соответствие электрических параметров ИП требованиям питаемого устройства, а именно:
- напряжение питания;
- потребляемый ток;
- требуемый уровень стабилизации напряжения питания.
Являясь неотъемлемой частью радиоэлектронной аппаратуры, средства вторичного электропитания должны жестко соответствовать определенным требованиям, которые определяются как требованиями к самой аппаратуре в целом, так и условиями, предъявляемыми к источникам питания и их работе в составе данной аппаратуры. Любой из параметров ИП, выходящий за границы допустимых требований, вносит диссонанс в работу устройства. Поэтому, прежде чем начинать сборку ИП к предполагаемой конструкции, следует внимательно проанализировать все имеющиеся варианты и выбрать такой ИП, который будет максимально соответствовать всем требованиям и возможностям.
Существует четыре основных типа сетевых источников питания:
- бестрансформаторные, с гасящим резистором или конденсатором.
- линейные, выполненные по классической схеме: понижающий трансформатор - выпрямитель - фильтр - стабилизатор.
- вторичные импульсные: понижающий трансформатор – фильтр – высокочастотный преобразователь от 20 до 400 кГц.
- импульсный высоковольтный высокочастотный: фильтр – выпрямитель импульсный высокочастотный преобразователь от 20 до 400кГц.
Линейные источники питания отличаются предельной простотой, надежностью, отсутствием высокочастотных помех, доступностью комплектующих, простотой изготовления. К таким устройствам можно отнести:
- зарядные устройства для аккумуляторов;
- блоки питания радиоприемников, систем сигнализации и т.д.
Эффективность и рациональность применения линейных ИП значительно снижается при токах потребления более 1А. Причинами этого являются следующие явления:
- колебания сетевого напряжения сказываются на коэффициенте стабилизации;
- на входе стабилизатора следует устанавливать напряжение, которое
будет заведомо выше минимально допустимого при любых колебаниях напряжения в сети, а это значит, что когда эти колебания высоки, необходимо устанавливать завышенное напряжение, что в свою очередь влияет на проходной транзистор (неоправданно большое падение напряжения на переходе, и как следствие — высокое тепловыделение);
- большой потребляемый ток требует применения габаритных
радиаторов на выпрямляющих диодах и регулирующем транзисторе, ухудшает тепловой режим и габаритные размеры устройства в целом.
Типичный линейный ИП содержит в своем составе:
- сетевой понижающий трансформатор;
- диодный мост с фильтром;
- стабилизатор, который преобразует нестабилизированное напряжение,
получаемое с вторичной обмотки трансформатора через диодный мост и фильтр, в выходное стабилизированное напряжение, причем, это выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения стабилизатора.
Основным недостатком такой схемы является низкий КПД и необходимость резервирования мощности практически во всех элементах устройства (т.е. требуется установка компонентов допускающих большие нагрузки, чем предполагаемые для ИП в целом, например, для ИП мощностью 10 Вт требуется трансформатор мощностью не менее 15 Вт и т.п.). Причиной этого является принцип, по которому функционируют стабилизаторы линейных ИП. Он заключается в рассеивании на регулирующем элементе некоторой мощности.
В настоящее время традиционные линейные источники питания все больше вытесняются импульсными. Несмотря на это, они продолжают оставаться весьма удобным и практичным решением в большинстве случаев радиолюбительского конструирования (иногда и в промышленных устройствах). Причин тому несколько: во-первых, линейные источники питания конструктивно достаточно просты и легко настраиваются, во-вторых, они не требуют применения дорогостоящих высоковольтных компонентов и, наконец, они значительно надежнее импульсных ИП.
1 Общая часть
1.1 Анализ технического задания
Назначение источников питания с постоянным выходным током состоит в преобразовании переменного напряжения сети в постоянное. Разрабатываемый источник предназначен для обеспечения питания различных радиоэлектронных устройств.
Технические параметры:
- входное напряжение: 220 В;
- частота сети: 50 Гц;
- выходное напряжение: 1,5-12 В;
- номинальный ток нагрузки: 1 А;
- коэффициент стабилизации >200.
Требования надёжности:
Условия эксплуатации по ГОСТ 15150-69:
- климатическое исполнение – умеренный климат (У);
- категория условий эксплуатации – в закрытом помещении с естественной
вентиляцией (3);
- допустимый диапазон рабочих температур: -50…+60ºС.
Условия механических нагрузок: устойчив к ударным нагрузкам и
вибрациям.
Изоляция выполнена с помощью картона и изоленты.
Разработка схемы электрической структурной
Исходя из заданных требований к разрабатываемому источнику питания, вполне оправданным является использование типичного линейного ИП. Разработаем структурную схему и дадим разъяснение блокам структурной схемы.
Источник вторичного электропитания служит для:
1. Понижения напряжения сети до требуемого в
радиоэлектронном устройстве;
2. Выпрямления переменного тока. В выпрямителе получают
пульсирующее напряжение;
3. Сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения;
4. Получения стабильного тока на выходе источника питания.
Разрабатываемый источник вторичного электропитания состоит из:
- трансформатора;
- выпрямителя;
- фильтра;
- стабилизатора напряжения.
Структурная схема линейного ИП изображена на рисунке 1.
