Отчёт Электроника Курсовая

1) Сопротивление rЭ = φT/IЭ = 26 мВ/92 мА = 0,28 Ом.

При температуре 20 ОС φT ≈ 26 мВ.

2) Параметр h11 определяется по приращениям тока и напряжения на входной характеристике h11 = ∆UБЭ /∆IБ (рис. 8).

Рис. 8. Входная и выходная характеристики транзистора VT1.

Ток базы был вычислен ранее IБ = 1,5 мА. Значение тока базы откладываем на оси тока базы, проводим горизонтальную линию до пересечения с

характеристикой, получаем положение рабочей точки (РТ). Строим характеристический прямоугольный треугольник так, чтобы РТ оказалась примерно в средине гипотенузы треугольника. Катеты проецируем на ось тока и напряжения. Вычисляем значения ∆UБЭ и ∆IБ.

Из построения находим ∆UБЭ ≈ 0,06 В и ∆IБ= 0,6 мА. h11= ∆UБЭ /∆IБ= 0,06/0,6

= 100 Ом.
3) Сопротивление rК	определяется по коллекторным вольт-амперным

характеристикам транзистора. Для этого проводится вертикальная прямая для напряжения 10 В, находится точка пересечения прямой с характеристикой тока базы, принятого в расчёте (IБ = 1,5 мА). Возле этой точки строится характеристический треугольник, катеты которого проецируются на оси и находятся значения приращения тока и напряжения ∆UКЭ и ∆IК. Вычисляется сопротивление rК. Построения показаны на рис. 8. Из построения определяем

∆UКЭ= 10 В, ∆IК ≈ 22 мА.

rК = ∆UКЭ/∆IК = 10 В/0,0022 А = 4545 Ом.

11

4) Коэффициент В определяется при постоянном напряжении

UКЭ = 10 В. Выбираем характеристики для токов базы 1,0 мА и 1,4 мА. ∆IБ = 0,4 мА, ∆IК ≈ 25 мА, В = ∆IК/∆IБ ≈ 25/0,4 = 62,5.

5)Вычисляем коэффициент стабилизации стабилизатора

6)Выходное сопротивление стабилизатора

Сопротивление:

2.7.Защита стабилизатора по току

Вслучае уменьшения сопротивле-

ния нагрузки увеличивается ток вплоть до короткого замыкания. В этом случае силовой транзистор VT1 может сгореть.

В таких ситуациях необходима защита стабилизатора по току.

Включим в токовую цепь нагрузки специальное сопротивление RT, выпол-

няющего роль преобразователя тока в

Рис. 9. Схема защиты по току.

напряжение. При протекании по сопро-

тивлению тока выделяется напряжение с полярностью, указанной на рис. 9. Это напряжение воздействует на вход транзистора VT3. При заданном токе транзи-

стор открывается и берет на себя часть тока базы транзистора VT1. Последний за-

крывается и ограничивает ток коллектора. При максимальном токе нагрузки транзистор VT3 закрыт и не оказывает влияния на работу стабилизатора.

12

1) Выбор токового резистора.

Примем, что защита должна включиться, если ток превышает двойной максимальный ток нагрузки. Примем транзистор VT3 германиевый n-p-n типа

(т.к. минимальное напряжение база-эмиттер UБЭ у германиевого транзистора со-

ставляет 0.3 В, а у кремниевого 0.7 В. Раз меньше напряжения, значит потребует-

ся сопротивление меньшего значения. Чем меньше сопротивление, тем меньшее влияние оно оказывает на общее выходное сопротивление стабилизатора). На-

пряжение открывания у такого транзистора составляет 0,3 В.

(2 IНmax = 0,22 A). Вычисляем величину сопротивления RT.

RT = 0,3 В/0,22 А = 1.36 Ом. Выбираем меньшее номинальное значение 1,3 Ом из ряда Е12. Вычислим мощность рассеяния на резисторе и определим его тип:

Выберем резистор, например 0.25-0.5 Вт

2) Транзистор VT3 можно выбрать любой германиевый n-p-n типа, например

ГТ115Б:

Тип транзистора		IK мА	UKЭ В	В	РК мВт
ГТ115Б		30	20	50	80
2.8. Защита нагрузки от повышенного напряжения
В случае пробоя	транзистора VT1 (рис. 10)на нагрузку попадает полное на-

пряжение питания, что может вывести ее из строя.

Рис. 10. Пробой силового транзистора.

13

Необходима схема защиты нагрузки от возможного перенапряжения. В таких случаях используются быстродействующие электронные схемы защиты рис. 11.

На этой схеме показаны элементы индикации состояния стабилизатора, индика-

ция будет рассмотрена далее.

Схема защиты состоит из тиристора VS5, стабилитрона VD4 и резистора. (Схема защиты по току на схеме не показана). В исходном состоянии тиристор

VS5 закрыт, его управляющий вход подключен к катоду через сопротивление R2.

Стабилитрон VD4 также закрыт его напряжение включения на 10% больше на-

пряжения нагрузки. Как только напряжение на нагрузке увеличивается по каким-

либо причинам, стабилитрон VD4 открывается, на управляющий электрод тири-

стора подается напряжение, тиристор открывается и закорачивает входную цепь стабилизатора. После этого сгорает плавкий предохранитель FU.

Рис. 11. Схема защиты нагрузки от перенапряжения и индикация.

1) Сопротивление R2 ограничивает ток стабилитрона на уровне

5 ÷ 10 мА. Из этих условий выбирается стабилитрон и резистор. В нашем случае

UH = 15 В. Можно использовать два последовательно соединённых стабилитрона КС140А и КС213Г с напряжением включения 4+14 В = 18В.

Тип стабилитрона	UСТ В	Imin мA	Imax мA	PДОП мВт	ξ %/оС	rД Ом
КС140А	4,0	3	60	300	– 0,06	52
КС213Г	14	2	20	260	0,088	19

При выходе из строя транзистора VT1 на стабилитрон VD4 может поступать ми-

нимальное напряжение питания, равное 25 В. Зададимся током стабилитрона рав-

14

ным 5 мА. При пробое стабилитрона к резистору R2 прикладывается напряжение

(25 – 18) = 7 В. Сопротивление R2 = 7 В/5мА = 1,4 кОм.

Вычислим мощность рассеяния на резисторе, выбирем его тип:

Выберем резистор из ряда Е12 номиналом 1.5 кОм и мощностью 0.125 Вт.

Проверим, не превышает ли ток через стабилитрон допустимое значение при

максимальном напряжении источника питания равным 32,5 В.

(32,5 – 18) В/1,4 кОм = 10,36 мА, что вполне допустимо для выбранного типа

стабилитрона.

2) Выбор тиристора.

Напряжение включения тиристора должно быть больше напряжения пита-

ния UИmax. Ток нагрузки больше 100 мА, значит выбирается тиристор с током анода 100 мА и более. Например можно выбрать тиристор КУ201А:

Тип диода	IА мА	UА В	IУПР мА	РА Вт
КУ201А	300	200	100	4

Выбранные элементы вносятся в перечень элементов схемы.

2.9.Индикация состояния стабилизатора

Индикация состояния стабилизатора осуществляется с помощью свето-

диодов (СИД). Нормальное состояние принято индицировать зеленым или желтым цветом, критическое состояние – красным.

1) Сопротивление R4 выбирается исходя из условий минимального тока СИД и минимального напряжения на нем. Выберем светодиод АЛ304В:

	Тип диода	IПР мА	UОБР В	UПР B		Цвет свечения
	АЛ304В	11	2	3		Зеленый
R4 = (UН – UПР)/IПР = (15-3)В / 11 мА = 1.09 кОм. Выбираем ближайшее
меньшее номинальное значение резистора.					Вычисляется мощность рассея-
ния на резисторе, выбирается его тип.

Выберем резистор 1кОм из ряда Е12 мощностью 0.25 Вт.

15

2) Индикация состояния перегрузки стабилизатора осуществляется с по-

мощью СИД VD5. В исходном состоянии диод не светится. Если тиристор открывается, то напряжение на нем уменьшается до одного вольта и по СИД потечет ток. Расчет ограничительного сопротивления R3 аналогичен расчету сопротивления R4.

СИД выбирается с красным свечением.

Выберем светодиод АЛ102Б:

Тип диода	IПР мА	UОБР В	UПР B	Цвет свечения
АЛ102Б	20	6	4,5	Красный

Пренебрегая сопротивлением тиристора, рассчитаем R3 = (UН – UПР)/IПР = (15-4.5)В / 20 мА = 525 Ом.

Выберем резистор 470 Ом из ряда Е12 мощностью 0.25 Вт.

3) Плавкий предохранитель FU выбирается на такой ток, чтобы он сра-

ботал при допустимом токе тиристора.

4) Для устранения низкочастотных и высокочастотных помех (в первую очередь пульсаций переменного тока на выходе выпрямителя, если двухп о-

лупериодный, то частота будет около 100 Гц) на выходе стабилизатора па-

раллельно нагрузке включаются емкости С1 = 0,1 мкФ и С2 = 10 ÷ 20 мкФ.

3.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Входе проведения расчётов были получены следующие параметры для проектируемого стабилизатора напряжения:

UСТ [В]	IH [mA]	UИср [B]	RВЫХ [Om]	КСТ
15	92±20%	29	2.38	1398

Принципиальная схема устройства приведена в приложении к данной пояс-

нительной записке в формате графического документа по стандарту ЕСКД.

16

Перв. примен.

Справ. №

Взам. инв. № Инв. № дубл. Подпись и дата

Инв. № подл. Подпись и дата

						210400.62 000000 014 Э3
							Литера		Масса Масштаб
						Стабилизатор напряжения
Изм. Лист		№ документа	Подпись	Дата
Разработал		Блинков.Е.М					У
						Курсовая работа
Проверил		Паутов.В.И
									Листов 1
Т. контр.							Лист 1
					17		Кафедра ОПД УрТИСИ
Н. контр.
									Гр. ВЕ–31б
Утвердил

	Поз.	Наименование	Кол.	Примечание
	обозн.
		Конденсаторы
	С1	Конденсатор К73-11 – 160 В – 0.1 мкф ± 10%	1
		ОЖО.461093 ТУ
	С2	Конденсатор К-50-6 – 50 В – 20 мкФ	1
		ТУ УБО 462 014
		Резисторы
	R1	Резистор МЛТ-0,125-470 Ом А ТУ ОЖО 467 003	1
	R2	Резистор МЛТ-0,125-270 Ом А ТУ ОЖО 467 003	1
	R3	Резистор МЛТ-0,125-3,3 кОм А ТУ ОЖО 467 003	1
	R4	Резистор МЛТ-0,5-1,3 Ом А ТУ ОЖО 467 003	1
	R5	Резистор МЛТ-0,125-1,4 кОм А ТУ ОЖО 467 003	1
	R6	Резистор МЛТ-0,25-1 кОм А ТУ ОЖО 467 003	1
	R7	Резистор МЛТ-0,5-10 кОм А ТУ ОЖО 467 003	1
		Транзисторы
	VT1	КТ605 ТУ ОЖО 467 003	1
	VT2	КТ203Г	1
	VT3	ГТ115Б	1
		Диоды
	VD1	АЛ102Б	1
	VD2	КС156Б	1
	VD3	КС213Б	1
	VD4	КС130А	1
	VD5	КС140А	1
	VD6	КС213Г	1
	VD7	АЛ304В	1
		Тиристоры
	VS1	КУ201А	1
		Предохранители
	FU1	0.25А
		18

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.В. И. Паутов. — СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ: Методические ука-

зания по выполнению курсовой работы, Екатеринбург: УрТИСИ ФГОБУ ВПО Сиб-

ГУТИ, 2012, 54 с.

2.Гусев В. Г., Гусев Ю. М. Электроника и микропроцессорная техника:

Учеб.пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2002. 622 с.

19