Словашки университет по земеделие в Нитра Технологичен факултет Катедра Електротехника Информатика и автоматизация Мрежови захранвания Задание № 1 2009

земеделски

Транзисторен стабилизатор Транзисторните стабилизатори се използват за стабилизиране на напрежението при по-голям ток, изтеглен от товара. Всеки такъв стабилизатор трябва да включва защита от претоварване. Следното се отнася за изходното напрежение: U 2 = UZ + U BE Проектирането трябва да отчита граничните параметри на транзистора - максимална стойност на тока на колектора I cmax I Bmax - максимална стойност на базовия ток U CEmax - максимална стойност на колектора напрежение - емитер P cmax - максимална стойност на загубата на колектора TIZU i R i = R ZD UZU BE UZRZ Фиг.: Транзисторен стабилизатор

Задача за разработка № 1: Електрическа схема Фиг. № 1: Еднопосочен токоизправител На фиг. № 1 можете да видите вълновите форми на напрежението на веригата с еднопосочен токоизправител. Първият курс показва хода на напрежението на вторичната намотка на трансформатора, чиято амплитуда е приблизително 15V. Вторият ход е ходът на напрежението, измерено зад токоизправителния диод. Както се вижда, диодът насочва само положителната половин вълна на променливото напрежение, което зависи от връзката му във веригата. Видимо е и малко намаляване на амплитудата на напрежението от 0.785V. Величината на спада на амплитудата зависи от величината на вътрешното съпротивление на диода, при което след това възниква спад на напрежението. Токът, преминаващ през диода, е приблизително 1/3 от неговата волт-амперна характеристика.

Схема на свързване на мостовия токоизправител: Фиг. № 2: Двупосочен токоизправител Фигура № 2 показва кривите на напрежението на веригата с двупосочен токоизправител. Първата крива показва хода на променливото напрежение на вторичната намотка на трансформатора с амплитуда приблизително 15V. Вторият курс показва напрежението, измерено на изхода на двупосочния токоизправител и същото напрежение е и на товарния резистор. Величината на това напрежение е 13,393 V. Отново, както и в предишния пример, има забележим спад на напрежението на диодите и по този начин намаляване на амплитудата от 1,552 V, което е приблизително два пъти повече от еднопосочния токоизправител. Верига с двупосочен токоизправител, за разлика от еднопосочния токоизправител, коригира и двете амплитуди на променливо напрежение. Токът, преминаващ през диодите, е около 1/3 от техните волт-амперни характеристики.

Фиг. No.3: Влияние на съпротивлението на натоварването върху изходното напрежение Размерът на изходното напрежение зависи главно от твърдостта на захранването. При малко вътрешно съпротивление на източника, големината на съпротивлението на натоварване почти не оказва влияние върху изходното напрежение, променя се само големината на тока. Всъщност няма идеално захранване, така че колкото по-малко е съпротивлението на натоварването, толкова по-ниско е изходното напрежение и толкова по-голям е извлеченият ток, което е резултат от закона на Ом При промяна на размера на товарния резистор R Z, промените в изходното напрежение на по-реалистичен източник (вътрешно съпротивление на източника 250mΩ) могат да изглеждат така. Фиг. No.4: Влияние на съпротивлението на натоварване върху изходното напрежение на по-реалистичен източник

Проблем №2: Електрическа схема: Φ 1 arccos c + 1 C 1+ Φ 2πfR Z.ln 1 Φ След заместване: 0,05 1 arccos 0,05 + 1 C = 859,234µF 1+ 0,05 2π.50.100. Ln 1 0,05 стандартната стойност на кондензатора е 1000μF. Фиг. №5: Ходът на изходното напрежение и филтрираното напрежение Въз основа на начертаната графика получаваме стойностите на напрежението: U max = 15.598V; U min = 14,385V, U AV = 14,9915V U 0,6065 Тогава според съотношението Φ = = = 0,04046 където U = Umax UAV = 15,598 14,9915 = 0, 6065V U AV 14,9915 коефициентът на филтрация е Φ = 4%, което отговаря на необходимите стойности. Фигура 5 показва груба крива на изходното напрежение.

Фиг.6: Кондензаторен кондензаторен ток Фигура 6 показва кривата на кондензаторния кондензатор, който показва големите токове на зареждане, които трябва да се вземат предвид при проектирането на трансформатора и целия токоизправител С увеличаване на капацитета се увеличават и зарядните токове. Фиг. № 7: Влияние на промяната на съпротивлението на натоварване върху пулсациите на изходното напрежение Фигура 7 показва пулсации на изходното напрежение поради промяната на съпротивлението на натоварване. Колкото по-малко е съпротивлението на натоварването, толкова по-голяма е пулсацията. Това явление се дължи на факта, че между преминаването на положителните и отрицателните полуволтажни вълни цялата енергия, поета от товара, се изпомпва от филтърния кондензатор. Това означава, че промяната на тока, изтеглен от товара, променя и количеството енергия, изтеглено от кондензатора. Поради факта, че кондензаторът е в състояние да абсорбира само определено количество заряд, в зависимост от неговия капацитет, следователно скоростта на неговото разреждане ще зависи от тока, изтеглен от товара, следователно пулсацията на изходното напрежение ще зависи от натоварване.

Задача № 3: Електрическа схема: Според връзката стойността на серийното съпротивление U CC U Z 15.605 7 R S = = = 160Ω. I 0,05 Z max Фиг. No.8: Твърде голяма стойност на съпротивлението R S В долната част на Фиг. No 8 ходът на стабилизираното изходно напрежение може да се види с помощта на ценеров диод. Размерът му обаче е твърде малък, т.е. приблизително 6 V. Последователното съпротивление на диода RS и съпротивлението на натоварване RZ заедно образуват резистивен делител на напрежението, който намалява твърде много стойността на напрежението, така че е необходимо да се изчисли максималната RS, която е достатъчно малка, за да може Zener диодът да свърши работата си, за да стабилизира напрежението до необходимата граница макс. 7V и в същото време не трябва да надвишава тока през диодната граница 0,05А. Предполагаме, че ценеровият диод се нуждае от по-високо напрежение от ценеровия диод, тъй като има известен спад върху него. Поради това избрах напрежение от 8V, използвайки Zener диод със стандартна стойност на Zener напрежение 6.8V. RZ U R Z = U CC RD + RZ След настройка получаваме: R S max (U CC RZ) (U R R) (15 605 100) (8 100) Z Z = = = 87, 5Ω U 8 RZ

Предполагаме, че текущата стойност не надвишава определената стойност, т.е. 0,05A, така че избираме най-близката по-малка стандартна стойност на съпротивление 82Ω. Модифицирана електрическа схема: Фиг. No.9: Правилна стойност на съпротивлението R S Както се вижда на фигурата, стойността на стабилизираното напрежение е около границата от 6.8V, т.е. стойността на посоченото съпротивление е правилна. Коректността на стойността на съпротивлението се доказва и от следната фигура, кривата на която показва хода на тока през ценеровия диод. Стойността му е около 0,039А.

Фиг. № 10: Ток, преминаващ през ценеровия диод Премиум отговор: Фиг. № 11: Влияние на коефициента на филтрация върху размера на натоварването на източника Колкото по-добре е филтрираното изходно напрежение, толкова по-малка е пулсацията му, но токът, взет от източникът се увеличава, да не говорим за токови удари по време на първоначалното зареждане на кондензатора.

Заключение От заданието следва, че дори при проектирането на обикновен стабилизиран източник, изпълнен само с няколко компонента, е необходимо да се вземат предвид редица аспекти. На първо място, това е загубата на диодите на токоизправителя, след това правилният избор на филтърния кондензатор, така че да не претоварва източника и в същото време да е достатъчно ефективен за филтриране на напрежението в необходимия диапазон на пулсации. И накрая, това е изборът на правилния стабилизиращ елемент на веригата по отношение на тока, изтеглен от товара. Всичко това трябва да се вземе предвид при проектирането на трансформатор, който също трябва да издържа на токови удари при зареждане на филтърния кондензатор и в същото време трябва да осигурява достатъчно голямо напрежение, което сумата на отделното напрежение да падне, необходимото напрежение на изхода на източникът.