Список використаної літератури
Вступ
При розробці будь якої радіотехнічної системи завжди виникає необхідність розробки певної системи електроживлення . Навіть при умові що система працює з напругою мережі необхідно :
1. розробити систему захисту від перенавантаження ,
2. розробити систему захисту від зовнішніх перешкод що передаються по мережі
3. розробити систему захисту від перешкод що створює дана система іншим споживачам електричної енергії що можуть передаватися по мережі живлення.
Також необхідно вирішувати комплексні задачі :
1. мінімізації розмірів маси
2. мінімізувати витрати на її створення
3. досягнення максимального коефіцієнту корисної дії
4. система повинна бути досить надійною
5. ремонтопридатною
6. в системі повинен бути передбачений захист .
Більшість радіоелектронної апаратури працює з наругами що нижчі за напругу живлення і тому використання таких систем потребує використання понижуючих систем . Найчастіше такими системами є понижуючі трансформатори , але в останній час широкого поширення почали набувати схеми з обмежуючими конденсаторами .
Але досить мало систем (з тих що використовують понижену напругу) живляться змінною напругою , більшість систем потребує випрямленої напруги , що потребує використання випрямлячів . Окрім того більшості систем необхідно не тільки випрямлена напруга але й стабілізована ,що потребує обов’язкового застосування системи електричних фільтрів , що в свою чергу приводить до подальшого ускладнення систем електроживлення .
|
|
|
І так для побудови системи електроживлення нам необхідно :
1. понжуюча система
2. випрямляюча система
3. система електричних фільтрів
4. стабілізуюча система
5. система захисту.
І взагалі від надійності роботи системи електроживлення буде залежати надійність роботи і термін напрацювання до відмови всієї системи.
Схеми фільтрів та випрямлячів .
В даному розділі будемо розглядати схеми понижуючим елементом в яких є трансформатор так як вони набули найбільшого поширення ,але в кінці розділу ми звернемося і до схеми з ємнісним обмеженням напруги .
Окрім того приведені нижче схеми будуть містити найпоширеніший тип електричного фільтра (зазвичай це фільтруючий конденсатор) . А взагалі існують наступні схеми електричних фільтрів див Рис.1(тут приведені найпоширеніші схеми)
Рис.1 Семи електричних фільтрів що використовуються в блоках живлення (ФНЧ).
Найпростішою схемою випрямляча є однонапівперіодна схема випрямляча , що приведена на Рис.2 під якім приведено епюри його роботи .
|
|
|
Рис.2 Однонапівперіодний випрямляч та епюри його роботи.
До його переваг можна віднести :
1. простота конструкції
2. мала вартість виготовлення.
До недоліків можна віднести «погану якість випрямлення напруги».
Даний недолік усуває двохнапівперіодний випрямляч з виводом середньої точки вторинного автотрансформатора , що приведена на Рис.3.
Рис.3. Двох напівперіодний випрямляч з виводом середньої точки вторинного автотрансформатора та епюри його роботи.
Дана схема усуває недолік попередньої схеми але її основним недоліком є складність виготовлення трансформатора .
Від даного недоліку позбавлена схема однофазного мостового випрямляча , що приведена на Рис. 4.
Рис.4. Схема однофазного мостового випрямляча та епюри його роботи.
До недоліків даної схеми слід віднести ускладнення схеми . Не зважаючи на це дана схема набула найширшого поширення .
Якщо замість трансформатора використати обмежуючий конденсатор то схема набуде наступного вигляду(Рис.5)
Рис.5 Схема без трансформаторного однофазного мостового випрямляча та епюри його роботи.
|
|
|
До недоліків даної схеми слід віднести :
1. при вмиканні в мережу на виході схеми амплітуда може перевищувати необхідну в два і більше рази
2. при налагодженні схеми необхідне дотримання ПТБ так як всі елементи знаходяться під напругою мережі
Але все ж дана схема набула свого поширення через те що :
1. трансформатор приблизно в 3-10 раз дорожчий
2. конденсаторна схема при побудові займає з значно менше місця та має меньшу масу
І так спираючись на приведену вище інформацію найбільшого поширення набули схема однофазного мостового випрямляча та схема без трансформаторного однофазного мостового випрямляча , що обумовлено їх простотою , надійністю та ККД .
2 Системи стабілізації
Наступним етапом після пониження , випрямлення та фільтрації є стабілізація .
Стабілізація – процес усунення залежності вихідної напруги (стуму ) від амплітуди напруги (струму) на вході і від значення опору навантаження .
Параметри що характеризують стабілізатори напруги:
1. Коефіцієнт стабілізації – величина що відображає в скільки разів відношення зміни напруги на виході менше ніж на вході при постійному струмі навантаження.
|
|
|
2. Коефіцієнт корисної дії – відношення потужності на виході до потужності на вході .
3. Вихідний опір – опір стабілізатора змінному струму із сторони виходу.
4. Коефіцієнт згладження пульсацій – відношення напруги пульсації на вході стабілізатора до напруги пульсацій на виході .
Найпростішою схемою стабілізатора є схема параметричного стабілізатора , що приведена на Рис.6, а на Рис.7 приведено ще дві прості схеми.
Рис.6. Схема параметричного стабілізатора.
Рис.7 Схема стабілізатора з двома та одним кремнієвим стабілітроном.
Суть роботи всіх сем можна пояснити на моделі що приведена на Рис.8.
Рис.8. Модель стабілізатора .
Дана система працює по принципу порівняння напруги на виході елементу управління з напругою еталонного джерела .
В даний час широкого поширення набули інтегральні стабілізатори серії КР 142 ***(наприклад КР142ЕН5А-напруга стабілізації 5В). На Рис.9 приведено типову схему включення такої схеми .
Рис.9 Схема включення стабілізатора КР142ЕН5А .
Основною перевагою таких систем є :
1. простота схеми включення
2. висока надійність
3. мінімальна кількість навісних елементів
4. не висока вартість
5. високій коефіцієнт стабілізації
6. простота в експлуатації та налагодженні
7. Великий вибір напруг стабілізації.
Саме через ці та інші переваги вони набули досить широкого поширення і на сучасному етапі майже витіснили аналогові дискретні системи (в області малих потужностей) стабілізації .
3 Обґрунтування вибору схеми блоку живлення
Згідно поставленого завдання необхідно було розробити блок живлення для лабораторної установки з параметрами :
1. напруга живлення – 5 В
2. максимальний струм споживання до 100 мА
3. амплітуда пульсацій на виході менше 0,1 В
4. захист від неправильного ввімкнення
Дані вимоги ми можемо забезпечити застосувавши дві схеми з понижуючим трансформатором на вході або з обмежуючим конденсатором на вході (Див. Рис. 4,5) . Але з урахуванням того що даний блок живлення призначено для живлення лабораторної установки застосуємо схему приведену на Рис. 4 , що має більшу безпечність у застосуванні.
Для забезпечення мінімальних пульсацій нам необхідно застосувати систему стабілізації . Спираючись на приведені вище переваги зупинимося на інтегральному стабілізаторі КР142ЕН5А ( або його імпортному аналогу 78L05) . Перевагою даного стабілізатора є вбудована в нього система захисту від перевантаження ( для даного стабілізатора І мах – 100 мА) .
І як результат ми отримаємо схему Рис.10.
Рис.10 Схема трансформаторного стабілізованого блоку живлення на 5В.
Але провівши аналіз наявних в продажі трансформаторів було виявлено що вартість одно та двох обмоточного трансформатора однакова було зроблено висновок що доцільніше застосування двох обмоточного трансформатора ( при умові однакових малогабаритних показників )так як на його основі можна побудувати універсальний блок живлення . Приблизну схему використання приведено на Рис.11 .
Рис.11. Схема універсального блоку живлення .
На Рис.12 приведено ескіз печатної плати трансформаторного блоку живлення з стабілізованим виходом « +5В » , « +9В » , « +12В »
Рис.12 Ескіз печатної плати трансформаторного блоку живлення з стабілізованим виходом «+5В », « +9В » , « +12В ».
Недоліком даної схеми є велика кількість застосованих інтегральних стабілізаторів . Від цього недоліку позбавлена схема що приведена на Рис.13. В ній застосовано один регулюемий інтегральний стабілізатор КР142ЕН12А (або його імпортний аналог LM317) . З його застосуванням з’являється можливість вибору довільного значення вихідної напруги але так як у нас є необхідність фіксованого значення напруги необхідно застосувати перемикач.
Рис.13. Схема універсального блоку живлення .
На Рис.14 приведено ескіз печатної плати трансформаторного блоку живлення з стабілізованим виходом « +3В » , «+5В » , « +9В » , « +12В » , « +1,2В…+15В ».
Рис.14 Ескіз печатної плати трансформаторного блоку живлення з стабілізованим виходом +3В, +5В, +9В, +12В, +1,2В…+15В.
Таким чином остаточно схема буде мати вигляд ( див.Рис.13 ) і мати в своїй структурі чотири фіксовані вихідні напруги ( +3 , +5 , +9 , +12 ) і одну вихідну напругу з плавною перестройкою від +1,2 до +15В.( хоча мікросхема має можливість видавати напругу до +32В.)
Висновки
Список використаної літератури
Епюри роботи креслення
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 71; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!