5. Расчет основных параметров стабилизатора

Коэффициент сглаживания К_СГЛ определяется отношением относительных амплитуд пульсаций напряжения питания и напряжения нагрузки К_СГЛ=(U_П–/U_П)/(U_H–/U_H). На рис. 19 /1/ приведены зависимости коэффициента сглаживания от частоты пульсаций для микросхем К142ЕН1,2 /10/.

Рис. 19 Зависимость коэффициента сглаживания от частоты пульсаций

В нашем случае при частоте пульсаций 100 Гц имеем К_СГЛ=50дб=316. Силовые транзисторы VT1, VT2 включены по схеме с общим коллектором. Поэтому, общий коэффициент сглаживания можно принять равным К_СГЛ=316 /4/. Коэффициент пульсаций выходного напряжения

 (5.1)

где U_П–= U_П–/U_П – коэффициент пульсаций напряжения питания; К_ВД=U_ОП/U_Hmax=12/24=0,5 – коэффициент передачи выходного делителя напряжения.

Для нашего примера U_H–=0,04/316/0,5=0,253∙10^-3, что значительно меньше требуемого в задании. Максимальная амплитуда пульсаций составляет U_H–=0,253·10^–3·24=6,1 мВ.

Нестабильность по напряжению питания определяется также параметрами микросхемы A1 и может быть получена как

(5.2)

где К_U – коэффициент нестабильности микросхемы DA1 по входному напряжению; U_П – изменение напряжения питания микросхемы A1. В нашем случае из справочных данных на К142ЕН2Б имеем 0,1%/В. Отсюда U_U=0,1·32,25·0,2=0,64%.

Нестабильность выходного напряжения от изменения тока нагрузки можно оценить из выражения

(5.3)

где К_I – коэффициент нестабильности по току нагрузки микросхемы A1; U_БЭ1, U_БЭ2, U_R8 – изменения падения напряжений на эмиттерных переходах транзисторов VT1, VT2 и резисторе R8 при полном изменении тока нагрузки. Для нахождения U_БЭ1, U_БЭ2 необходимо знать входные характеристики транзисторов или их входные сопротивления. При отсутствии этих данных можно воспользоваться приближенными выражениями U_БЭ1(0,1–0,2)U_БЭ1, U_БЭ2(0,1–0,2)U_БЭ2. В рассматриваемом примере имеем U_I=0,2·4/20/40/0,5+0,1(0,2·2+0,2·0,6+0,7)=0,124 %.

Выходное сопротивление стабилизатора

(5.4)

где I_H – полное изменение тока нагрузки I_H=I_Hmax.

Для нашего варианта R_ВЫХ=0,124·24/1.5=1.98 Ом.

Температурная нестабильность определяется в основном температурным уходом напряжения выходного делителя и микросхемы A1

(5.5)

где K_T,A, K_T,ВД – температурные коэффициенты микросхемы A1 и выходного делителя соответственно.

Из справочных данных имеем K_T,A=0,01 %/°С, K_T,ВД=0,01 %/°С. При заданных температурных условиях окружающей среды находим U_T=(0,01+0,01)(30+10)=0,8 %.

Общий коэффициент нестабильности находится суммированием всех составляющих

(5.6)

Для нашего варианта U_Н=0,64+0,124+0,8=1,56 %, что меньше заданного значения 1,56<2 %.

КПД стабилизатора изменяется в зависимости от режимов нагрузки и питающего напряжения. Минимальное его значение наблюдается при наибольших потерях мощности в схеме

(5.7)

максимальное значение – при наименьших потерях

(5.8)

где I_П, I_Д – токи, потребляемые от основного и дополнительного источников питания соответственно.

В рассматриваемом варианте можно принять I_П=I_Н. Ток дополнительного источника I_Д=I_2max+I_Amax=0,16 А.

Для первого диапазона регулирования

_min=21·2/[32,25·1,1·2+7,64·1,1·0,16]=0,58,

_max=24·2/[32,25·0,9·2+7,64·0,9·0,16]=0,81.

Для второго диапазона регулирования

_min=18·2/[28,63·1,1·2+7,64·1,1·0,16]=0,56, _max=21·2/[28,63·0,9·2+7,64·0,9·0,16]=0,8.

список литературы

1. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “Электронные устройства” для студентов специальности 210300 “Роботы и робототехнические системы” дневной и вечерней форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. А. В. Иванов, В. А. Кривенков. Воронеж, 1999. 42 с.

2. В помощь радиолюбителю: Сборник. Вып. 109/ Сост. И. Н. Алексеева. М.: Патриот, 1991. 80 с.

3. Источники вторичного электропитания / В. А. Головацкий, Г. Н. Гулякович, Ю. И. Конев и др.; Под ред. Ю. И. Конева. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1990. 280 с.

4. Источники вторичного электропитания / С. С. Букреев, В. А. Головацкий, Г. Н. Гулякович и др.; Под ред. Ю. И. Конева. М.: Радио и связь, 1983. 280 с.

5. Источники электропитания на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет / Под ред. С. Д. Додика и Е. И. Гальперина. М.: Советское радио, 1969. 448 с.

6. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник / Г. С. Найвельт, К. Б. Мазель, Ч. И. Хусаинов и др.; Под ред. Г. С. Найвельта. М.: Радио и связь, 1986. 576 с.

7. Китаев В. Е., Бокуняев А. А. Проектирование источников электропитания устройств связи: Учеб. пособие. М.: Связь, 1972. 200 с.

8. Колосов В. А. Электропитание стационарной РЭА. Теория и практика проектирования. М.: Радио и связь, 1992. 160 с.

9. Диоды, тиристоры, транзисторы и микросхемы широкого применения. Справочник. / Б. Ф. Бессарабов, Ф. Д. Федюк, Д. В. Федюк – Воронеж: ИПФ “Воронеж”, 1994 г. 720 с.

10. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры: Справочник / Н. В. Новаченко, В. М. Петухов, И. П. Блудов, А. В. Юровский. М.: Радио и связь, 1989. 384 с.

11. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник / А. А. Зайцев, А. И. Миркин, В. В. Мокряков и др.; Под ред. А. В. Голомедова. М.: Радио и связь, 1989. 640 с.

12. Полупроводниковые приборы: Диоды, тиристоры, оптоэлектронные приборы: Справочник / А. В. Баюков, А. Б. Гитцевич, А. А. Зайцев и др.; Под общ. ред. Н. Н. Горюнова. 3-е изд. перераб. М.: Энергоатомиздат, 1987. 744 с.

13. Резисторы (справочник) / Ю. Н. Андреев, А. И. Антонян, Д. М. Иванов и др.; Под ред. И. И. Четвертакова. М.: Энергоиздат, 1981. 325 с.

14. Северис Р., Блум Г. Импульсные преобразователи постоянного напряжения для систем вторичного электропитания: Пер с англ.; Под ред. Л. Е. Смольникова. М.: Энергоатомиздат, 1988. 294 с.

15. Справочная книга радиолюбителя-конструктора. В 2 кн. / А. А. Бокуняев, Н. М. Борисов, Е. Б. Гумеля и др.; Под ред. Н. И. Чистякова. – 2-е изд. испр. – М.: Радио и связь, 1993. – Кн. 1 – 336 с., Кн. 2 – 336 с.

16. Транзисторы: Справочник / О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев, С. Л. Пожидаев – М.: Радио и связь, 1989. 272 с.

17. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3 т.: Пер. с англ.- 4-е изд. перераб. и доп. – М.: Мир, 1993. – Т.1 – 413 с., Т.2 – 371 с., Т.3 – 367 с.

1 Номиналы резисторов R4-R6 принимаются равными номиналу резистора R3

2 Резистор R02 включается в схему между 4 и 16 ножками ИСН А1.

47