Проектирование источника вторичного электропитания

Обзор существующих схемных решений для построения вторичного источника питания постоянного тока. Расчет параметров компенсационного стабилизатора первого канала, выпрямителей, трансформатора, узлов индикации. Выбор сетевого выключателя и предохранителя.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Донбасский государственный технический университет

Кафедра Автоматизированного управления технологическими процессами

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По Электронике и микропроцессорной технике

на тему Проектирование источника вторичного электропитания

Вариант №15

г. Алчевск - 2013 год

Задание

Разработать двухканальный источник питания радиоэлектронной аппаратуры.

Параметры питающей сети:

- сеть однофазная;

- номинальное напряжение сети, ;

- частота напряжения сети, Гц.

Параметры первого канала:

- компенсационный стабилизатор напряжения;

- выходное напряжение, В;

- диапазон изменения тока нагрузки, А;

- схема выпрямления мостовая;

- отклонение выходного напряжения, ;

- защита от перегрузки по току нагрузки.

Параметры второго канала:

- не стабилизированный;

- выходное напряжение, В;

- ток нагрузки, А;

- амплитуда пульсаций основной гармоники, ;

- схема выпрямления нулевая.

Реферат

Пояснительная записка: 45 с., 4 рис., 2 приложения, 12 источников.

Объектом проектирования является источник вторичного электропитания (ИВЭП).

Целью данного курсового проекта является разработка источника вторичного электропитания на основе полученных расчетных данных и предоставленной электросхемы, укрепление знаний из курса электросхемотехники, а также их применение на практике.

Он предназначен для получения напряжения, необходимого для питания различных электронных устройств. Значение напряжения сети переменного тока составляет 220 В. В то же время для работы электронных приборов необходимо постоянное напряжение, величина которого обычно не превышает нескольких вольт.

Характеристики источников вторичного питания позволяют обеспечить бесперебойное электроснабжение на объектах особой важности, где требуется постоянная подача электроэнергии, без перебоев, в целях обеспечения работы, например, любой системы безопасности, либо на других объектах особого значения.

Правильный выбор и оптимизация параметров, проектирование источника питания с учетом специфики его работы в значительной мере определяют эффективность и экономичность установки в целом.

ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ, СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ, РЕГУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ, ИСТОЧНИК ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ, ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Оглавление

• Введение
• 1. Обзор существующих схемных решений для построения источников питания
• 1.1 Функциональная схема источника электропитания
• 1.2 Структурная схема стабилизатора и ее обоснование
• 2.2 Схемы сравнения и усилители постоянного тока
• 2.3 Типовые схемы компенсационных стабилизаторов напряжения
• 3. Расчет компенсационного стабилизатора напряжения первого канала
• 3.1 Расчет регулирующего элемента
• 3.2 Источник опорного напряжения
• 3.3 Измерительный элемент
• 3.4 Расчёт усилителя сигнала рассогласования
• 3.5 Расчёт токостабилизирующего двухполюсника
• 3.6 Расчёт схемы защиты от перегрузки по току
• 3.7 Выходной фильтр
• 3.8 Расчёт КПД стабилизатора
• 4. Расчет выпрямителя первого и второго канала
• 4.1 Выпрямитель первого канала
• 4.2 Выпрямитель второго канала
• 5 Расчет понижающего трансформатора
• 5.1 Напряжения вторичных обмоток
• 6. Выбор вспомогательных устройств
• 6.1 Индикация сетевого напряжения
• 6.2 Индикация выходного напряжения
• 6.3 Выбор сетевого выключателя
• 6.4 Выбор предохранителя
• Заключение
• Перечень ссылок
• Приложение А
• Приложение Б
• Введение
• Научно технический прогресс в значительной мере связан с развитием радиотехники и электроники. В таких далёких от радиотехники областях, как медицина, транспорт, сельское хозяйство, строительство и другие, невозможно добиться новых достижений и дальнейшего повышения производительности труда без широкого внедрения радиоэлектроники, средств импульсной, вычислительной и измерительной техники. Этим определяется высокий интерес к полупроводниковой схемотехнике, особенно прикладной.
• Актуальность данного проекта, обусловлена тем, что в современной технике невозможно выполнение многих трудоемких задач без средств автоматизации, которым, в свою очередь, необходимы для работы источники вторичного электропитания. Вторым фактором является то, что со временем появляется необходимость усовершенствования тех или иных источников электропитания, чтобы сделать их работу менее энергоемкой и более стабильной, а для этой цели необходимы базовые знания из области их проектирования и оптимизации характеристик, которые можно использовать в дальнейшем при их модификации.
• Целью данного курсового проекта является разработка источника вторичного электропитания на основе полученных расчетных данных и предоставленной электросхемы, укрепление знаний из курса электросхемотехники, а также их применение на практике.
• Поставленная цель потребовала решения задач:
• обзора существующих схемных решений для построения источников питания;
• анализа технического задания и разработки структурной схемы источника питания;
• расчета параметров стабилизатора первого канала;
• расчета параметров выпрямителей;
• расчета параметров трансформатора;
• расчета параметров узлов индикации;
• выбора сетевого выключателя и предохранителя.

При решении задач использовались следующие методы:

метод наблюдения и сбора информации;

метод синтеза электронных схем;

метод анализа существующих решений;

метод обобщения.

Средства, которые использовались при решении задач:

- компьютер класса AMD E2-1800 APU with Radeon(tm) HD Graphics;

- операционная система Windows 7;

- текстовый редактор Microsoft Word;

- программа для работы с электронными таблицами Microsoft Excel;

- калькулятор.

ток стабилизатор трансформатор предохранитель

1. Обзор существующих схемных решений для построения источников питания

1.1 Функциональная схема источника электропитания

Для питания электронных устройств или систем управления необходима электрическая энергия с параметрами другого вида и качества чем у первичного источника. Функции преобразования параметров электрической энергии первичных источников к виду и качеству, требуемых для питания электронной аппаратуры или системы управления, выполняют вторичные источники электропитания, которые состоят из функциональных узлов.

Функциональные узлы источников вторичного электропитания -- это устройства, выполняющие одну или несколько определенных электрических функций (выпрямление, фильтрацию, стабилизацию и др.). На рисунке 1.1 представлены некоторые варианты функциональных схем вторичных источников электропитания.

Рисунок 1.1 - Функциональные схемы вторичных источников электропитания

1.2 Структурная схема стабилизатора и ее обоснование

Напряжение источников входной электроэнергии переменного тока, от которых питаются вторичные источники электропитания, в силу разных причин имеют широкие пределы изменения номинала: ± 20-30%. Кроме того, в процессе работы изменяется ток, потребляемый электронной аппаратурой или системой управления. Поэтому большинство источников вторичного электропитания содержат в своем составе стабилизаторы напряжения и тока как простейшие параметрические, так и более сложные - компенсационные.

Для рационального выбора типа стабилизатора необходимо сделать обзор электронных стабилизаторов напряжения (параметрических, компенсационных), дать их сравнительную характеристику по основным показателям: величинами коэффициента стабилизации, пределом регулировки выходного напряжения стабилизатора, значением тока нагрузки, нестабильностью выходного напряжения, коэффициенту стабилизации по напряжению, пульсациям напряжения, внутренним сопротивлением постоянному току, внутреннему динамическому сопротивлению, температурному коэффициенту напряжения, коэффициенту мощности, массе и габаритам, реакции на режимы холостого хода и короткого замыкания.

На основании анализа достоинств и недостатков стабилизаторов различных типов выбирается тип стабилизатора, максимально удовлетворяющий требованиям технического задания. Для выбранного стабилизатора необходимо начертить структурную схему. Примеры структурных схем приведены на рисунках 1.2-1.9.

- Сокращения, принятые в структурных схемах:

- РЭ - регулирующий элемент;

- ИЭ - измерительный элемент;

- УПТ- усилитель постоянного тока;...