Построение и расчет схемы источников питания

5.1. Для питания постоянным током электронных управляющих, измерительных и вычислительных устройств применяют источники питания малой мощности, получающие обычно энергию от однофазной цепи переменного тока. Традиционно такие источники питания строятся по схеме с выпрямителем, подключенным к сети через трансформатор.

Для питания схемы используются два вторичных источника постоянного напряжения: один - для питания измерительных мостов, а другой - для работы всех операционных усилителей схемы. Отличие их в том, что для питания измерительных мостов должен использоваться однополярный источник электроэнергии, а для питания ОУ требуется, как правило, двухполярный.

Источник питания содержит следующие узлы (Рис. 12):

• Т - трансформатор, повышающий или понижающий напряжение в зависимости от напряжения в сети или на выходе источника;

• ВК - вентильный комплект, служащий для преобразования переменного тока в ток одного направления;

• Ф - сглаживающий фильтр (для сглаживания пульсаций);

• СН - стабилизатор постоянного напряжения, который обеспечивает постоянство напряжения на выходе при изменении нагрузки или напряжения в сети.

Основным узлом источника питания является вентильный комплект, содержащий группу вентилей - приборов с нелинейной вольт-амперной характеристикой. Это могут быть кремниевые, реже германиевые диоды.

5.2 Анализ и расчет выпрямительной схемы, как правило, если нагрузка потребляет небольшие токи от выпрямителя, то используют ёмкостные фильтры. Они представляют для выпрямителя ёмкостную нагрузку, при которой изменяется характер псюцессов в вентильном комплекте.

На рис. 13 изображён однофазный нулевой выпрямитель. При включении выпрямителя напряжение на нагрузке и конденсаторе Ud будет увеличиваться от периода к периоду. Разность напряжений Е2-Ud прикладывается к сопротивлению г, которое являегся суммой сопротивления вентиля и обмоток трансформатора.

Амплитудное значение тока вентиля Iам в установившемся режиме может в несколько раз превосходить его среднее значение Iа. При включении схемы это превышение может быть большим, и для ограничения начальных значений тока вводят ограничивающее сопротивление г, образующее вместе с конденсатором RC-фильтр.

Чем больше сопротивление нагрузки Rн, тем выше Ud при холостом ходе:

При расчёте выпрямителя с RC-фильтром пренебрегают пульсациями выходного напряжения и считают, что выпрямитель работает на неизменную противо-ЭДС Ud (Рис. 14, а). Здесь импульс анодного тока симметричен, и его длительность 20, где 0 - угол отсечки анодного тока. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора (см. /3/). Среднее значение тока нагрузки:

где А - расчётный коэффициент, зависящий от Ѳ.

Диаграммы напряжений и токов при противо-ЭДС (а); зависимости расчётных коэффициентов от параметра А (б)

Исходные данные для расчета схемы выпрямления:

1.

2.

3. Сопротивление каждого измерительного моста:

4. Общее сопротивление двух измерительных мостов

5. Ток нагрузки

В данной работе используется нулевая схема выпрямления. Расчет схемы:

1. . Из рис. 14, б В = 0,25 при А=0,048.

2.

3.

4. Амплитудное значение тока

5.3.Расчет и подбор конденсатора.

Примем коэффициент пульсации q=0.05.

Где Н-расчетный коэффициент,зависящий от А,С-в микрофарадах.Определяем А:

Находим Н по диаграмме на рис. 14, б в зависимости от А:

Н=74.

По справочнику /6/ подбираем номинал. Выбрали конденсатор фильтровой оксидный

алюминиевый с фольговыми обкладками, серии К50-6. Он предназначен для работы в цепях постоянного и пульсирующего токов.

С = 50 мкФ (U„OM = 6.3 В, масса 1.4 г)

5.4. Расчёт и подбор стабилизатора. Необходимое условие правильной работы многих

электронных устройств - стабильность напряжения питания. При колебаниях сетевого

напряжения и изменении потребляемого нагрузкой тока между выпрямителем с фильтром и нагрузкой ставят стабилизаторы постоянного напряжения.

Выходное напряжение стабилизатора зависит от входного напряжения стабилизатора и от

тока нагрузки. Параметрами, определяющими подбор стабилизаторов, будут их выходные

напряжения. Для питания измерительных мостов (Е = 6 В) выбираем стабилизатор К142ЕН1, а для питания усилителей (U = ±15±3 В) выбираем К142ЕН6 (см. /5/). Итоговые схемы смотрите в ПРИЛОЖЕНИЯХ.

К142ЕН1

Дата добавления: 2015-05-06