Расчет стабилизатора первого канала, выбор микросхемы

Выбор элементов схемы и Расчет стабилизаторов напряжения

Стабилизаторами напряжения называются устройства, автоматически поддерживающие постоянство напряжения на стороне потребителя с заданной степенью точности. По принципу действия стабилизаторы подразделяются на параметрические и компенсационные.

Для стабилизации напряжения постоянного тока используются нелинейные элементы, напряжение на которых мало зависит от тока, протекающего через них. В качестве таких элементов применяются кремниевые стабилитроны. Для подбора необходимого напряжения стабилитроны можно включать последовательно. Если ток нагрузки превышает максимально допустимый ток стабилитрона, применяется усилитель тока на одном или нескольких транзисторах.

В настоящее время широкое распространение получили микросхемы - интегральные стабилизаторы напряжения. Источники питания на их основе отличаются малым числом дополнительных деталей, невысокой стоимостью и хорошими техническими характеристиками. Это микросхемы серий 142, К142 и КР142 и аналогичные зарубежные 78хх. В состав серий входят стабилизаторы с регулирующим элементом, включенным в плюсовой провод и с фиксированным выходным напряжением. Параметры некоторых из них приведены в таблице 2, более подробные сведения можно найти в [9, 10].

Таблица 2

Основные электрические параметры микросхем - стабилизаторов серии 142

Микросхема	Имп. аналог	U вх, В (min...max)	U вых, В	I вых мах, А	К сгл1
КР142ЕН5А		7,5...15
КР142ЕН5Б		8,5...15
КР142ЕН5В	78S05	7,5...15
КР142ЕН5Г	78S06	8,5...15
КР142ЕН8А	78S09	11,5...35		1,5
КР142ЕН8Б	78S12	14,5..35		1,5
КР142ЕН8В	78S15	17,5...35		1,5
КР142ЕН8Г		11,5...35
КР142ЕН8Д		14,5...35
КР142ЕН8Е		17,5...35
К142ЕН9А		23...45		1,5
К142ЕН9Б	78S24	27...45		1,5
К142ЕН9В		30...45		1,5

Для стабилизации напряжения отрицательной полярности применяются микросхемы серий 79Lхх (ток до 0,1 А), 79хх (ток до 1 А) и 79ххКС (ток до 1,5 А). Параметры некоторых из них приведены в таблице 3.

Таблица 3

Основные электрические параметры микросхем – стабилизаторов

серий 79хх и 79ххКС (для отрицательной полярности)

Микросхема	U вх, В (min...max)	U вых, В	I вых мах, А	К сгл1
	7,5...15
	14,5...35
	17,5...35
	21,5...40
	27,5…40
7912КС	14,5...35		1,5
7915КС	17,5...35		1,5

Расчетная схема стабилизатора на микросхеме, который рекомендуется применить в первом канале проектируемого источника питания, представлена на рис. 2, а, б.

Исходными данными для расчета являются: напряжение на выходе стабилизатора U _d1, ток нагрузки I _d1, коэффициент пульсаций напряжения К _п1.

Рис. 2. Расчетная схема стабилизатора на микросхеме:

а – для положительной полярности U _d1; б – для отрицательной полярности

Порядок расчета стабилизатора первого канала следующий:

-по заданному напряжению U _d1 выбирается микросхема (или несколько микросхем) с соответствующим выходным напряжением;

-по заданному току I _d1 проверяется, какая из выбранных микросхем более предпочтительна (I _ВЫХ > I _d1). Допустимо выбирать микросхему с наибольшим выходным током;

-для выбранной микросхемы из допустимых пределов входного напряжения выбирается входное напряжение стабилизатора U _ВХ1;

-выбирается значение входного тока стабилизатора I _вх1= I _d1 или I _вх1 = I _{вых.мах} микросхемы. При I _вх1= I _d1 первый канал будет рассчитан без запаса на перегрузку, при I _вх1= I _{вых. мах} – с запасом. Допускается выбрать любое из этих двух значений на усмотрение студента. Собственный входной ток микросхемы можно не учитывать, так как он весьма мал (около 1 мА);

-рассчитывается коэффициент пульсаций на входе стабилизатора с учетом коэффициента сглаживания микросхемы

К’ _п1= К _п1× К _сгл1.

Полученные значения U _ВХ1, I _вх1 и К’ _п1 будут использованы далее для расчета с помощью ЭВМ выпрямителя первого канала.

Пример расчёта стабилизатора первого канала.

Дано: U _d1 = 12 В; I _d1 = 1,2 А; К _п1 = 0,3%.

По заданному напряжению U _d1 подходящими являются микросхемы КР142ЕН8Б и КР142ЕН8Д. Однако микросхема КР142ЕН8Д не подходит по выходному току (I _ВЫХ < I _d1). У микросхемы КР142ЕН8Б выходной ток 1,5 А (I _ВЫХ > I _d1), поэтому принимает решение использовать эту микросхему.

Входное напряжение микросхемы КР142ЕН8Б составляет 14,5...35 В. Выбираем U _ВХ1» U _d1 + 5 В; то есть U _ВХ1 = 20 В.

Выберем входной ток стабилизатора максимально допустимым для данного типа микросхемы I _вх1 = I _{вых.мах} = 1,5 А.

Коэффициент пульсаций на входе стабилизатора с учетом коэффициента сглаживания микросхемы

К’ _п1 = К _п1× К _сгл1 = 0,3×32 = 9,6%.

Для расчёта выпрямителя первого канала на ЭВМ будут использованы следующие исходные величины:

U _ВХ1 = 20 В; I _вх1 = 1,5 А; К’ _п1 = 9,6%.

Дата добавления: 2015-05-06