Проектирование источника вторичного электропитания

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский  Государственный университет

Кафедра приборов управления 
 
 
 
 
 
 

Курсовой  проект

по курсу  «Электроника» 

Проектирование  источника вторичного электропитания 

Вариант №6 
 
 
 

Выполнила: ст. гр.120881                                                 Кургина А.А. 
 
 

Проверил :                                                                      Лихошерст В.В 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Тула 2010

 

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего и профессионального образования

Тульский  государственный университет

Кафедра ПУ

Задание

на курсовой проект, по курсу «Электроника»

студентки гр.120881 Кургиной Александры Александровны. 

1. Тема работы: “Проектирование вторичного источника электропитания”
2. Дата выдачи:
3. Исходные данные: ; ; ; ; ;  ; ; ; ; ; ; ; ; ; .
4. Содержание расчетно-пояснительной записки.
5. Содержание графической части: схема электрическая принципиальная (А1), плата печатная (А1), сборочный чертеж (А1)
6. Срок сдачи:

 
 
 
 
Руководитель: Лихошерст В.В.

 
Задание принял к исполнению  

Содержание

C.

Введение…………………………………………………………………………4

1.   Параметры источников вторичного электропитания……………………7

2 .  Структурная схема ИВЭП…………………………………………………9

      2.1  Общие положения………………………………………………………9

      2.2 Основные требования при проектировании…………………………11

3.  Расчет стабилизатора………………………………………………………..12

     3.1.  Исходные данные для расчета…………………………………………12

     3.2. Выбор схемы…………………………………………………………..14

     3.3.  Расчет регулирующего элемента стабилизатора……………………...15

     3.4 Расчет теплового режима транзистора КТ802А.................................19

     3.5.  Расчет схемы управления стабилизатора…………………………….21

     3.6.  Определение выходных параметров стабилизатора…………………22

4.  Расчет выпрямителя и сглаживающего фильтра………………………….25

     4.1.  Общие положения………………………………………………..….…25

     4.2. Выбор схемы и расчет…………………………………………....……26

5.  Расчет трансформатора……………………………………………………..28

     5.1.  Общие сведения……………………………………………….………..28

     5.2. Исходные данные и расчет……………………………………………..29

6. Разработка  конструкции печатной платы………………………….……….32

Заключение………………………………………………………………………34

Список использованных источников…………………………………………..35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     В современной радиотехнической аппаратуре (РЭА) предъявляются разнообразные  требования к качеству питающего напряжения. Выбор из большого числа типов источников вторичного электропитания оптимального варианта, удовлетворяющего всем заданным техническим требованиям, предъявляемым РЭА, является одной из наиболее сложных задач при проектировании. От правильного выбора и расчета источников вторичного электропитания зависят надежность, массогабаритные показатели, стоимость и к.п.д. комплекса РЭА.

    При классификации средств вторичного электропитания использованы термины, определенные Государственными стандартами.

    Средства вторичного электропитания – составная часть любой радиоэлектронной аппаратуры, которая входит в нее и, используя энергию от систем энергоснабжения промышленной частоты или автономных источников питания, формирует необходимые для работы комплекса РЭА питающее напряжение с требуемыми параметрами.

    Система вторичного электропитания - совокупность функционально связанных источников вторичного электропитания, устройств  управления, коммутации, распределения, защиты, контроля и сигнализации, предназначенная для подключения к системам или автономным источникам энергоснабжения и обеспечивающая по данной программе электропитанием все цепи радиоэлектронной аппаратуры.

    По  выходной мощности системы вторичного электропитания подразделяются на три  группы: малой мощности - до 200 Вт, средней мощности - от 200 до 2000 Вт и большой мощности - свыше 2000 Вт.

    Источники вторичного электропитания составляют основу всех средств и систем электропитания РЭА. Это устройства, предназначенные  для преобразования входной электроэнергии переменного или постоянного тока и   обеспечением    электропитанием   отдельных    цепей    радиоэлектронной аппаратуры. Они могут состоять из блоков питания или комплекта функциональных узлов; в свою очередь, в состав блока питания входит ряд функциональных узлов различного назначения.

    Блок  вторичного электропитания (блок питания) - источник вторичного электропитания (ИВЭП), выполненный в виде единой конструкции.

    Комплект  функциональных узлов - источник вторичного электропитания, состоящий из двух или более функциональных узлов, встраиваемых непосредственно в радиоэлектронную аппаратуру, но не объединенных в единую конструкцию.

    Источники вторичного электропитания классифицируются по следующим основным признакам:

    По  виду входной электроэнергии – на ИВЭП, работающие от сети переменного напряжения (однофазной или многофазной), ИВЭП, работающие от сети постоянного напряжения и ИВЭП, работающие от сетей переменного и постоянного напряжений.

    По  выходной мощности – микромощные источники питания с выходной мощностью до 1Вт, малой мощности (от 1 до 10 Вт); средней мощности (от 10 до 100 Вт), повышенной мощности (от 100 до 1000 Вт) и большой мощности (свыше 1000 Вт).

    По  виду выходной электроэнергии – на ИВЭП с выходом на переменном токе, ИВЭ с выходом на постоянном токе и комбинированные – с выходом на переменном и постоянном токе.

    По  номинальному значению выходного напряжения – низкое (до 100 В), среднее (от 100 до 1000 В), высокое (свыше 1000 В). По степени постоянства выходного напряжения - нестабилизирующие и стабилизирующие ИВЭП.

    По  допустимому отклонению номинала выходного  напряжения – низкой точности (свыше 5%), средней (от 1 до 5%), высокой (от 0,1 до 1%) и прецизионные (менее 0,1%).

    По  пульсации – ИВЭП с выходом на постоянном токе делятся на три группы: с малой (менее 0,1%), средней (от 0,1 до 1%) и большой (свыше 1%) пульсациями выпрямленного выходного напряжения.

    По  числу выходов  питающих напряжений – одноканальные ИВЭП, имеющие один выход, и многоканальные, имеющие два и более выходов питающих напряжений.

    По  способу стабилизации напряжения – ИВЭП с непрерывным регулированием и ИВЭП с импульсным регулированием.

    По  методу стабилизации напряжения – параметрические и компенсационные стабилизаторы ИВЭП. В параметрическом стабилизаторе отсутствует цепь обратной связи и стабилизация выходного напряжения осуществляется за счет использование нелинейных элементов, входящих в его состав, в компенсационном – за счет изменения выходного напряжения (тока) на его регулирующее устройство через цепь обратной связи.

    Большинство источников вторичного электропитания представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. С этой точки зрения их можно разделить на следующие: непрерывные стабилизаторы напряжения и инверторы класса «В»; импульсные стабилизаторы и инверторы класса «Д» с линейной характеристикой импульсного усилителя в области рабочих частот и импульсные стабилизированные ИВЭП с переменной структурой импульсного элемента (транзистор + блокирующий диод). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1. Параметры источников  вторичного электропитания. 

    К параметрам ИВЭП можно отнести следующие  данные, необходимые для проектирования:

    1. Номинальное напряжение питающей  сети U_C, В;

    2. Номинальная частота питающей сети f_c и предельные значения f_{C min,} f_C max;

    3. Предельные значения U_{C max}, U_{C min} или относительные изменения a_c, b_c напряжения питающей сети [8]:

    в сторону повышения:  а_с = 

;

    в сторону понижения: b_с = 

;

    4. Номинальное выходное напряжение  выпрямителя U₀ стабилизатора U_H;

    5. Пределы регулировки выходного напряжения стабилизатора U_Нmax,U_Hmin;

    6. Ток нагрузки выпрямителя I₀, I_{0 max}, I_{0 min} соответственно номинальное, максимальное и минимальное значения, А;

    7. Ток нагрузки стабилизатора I_{H max}, I_{H min}  соответственно максимальное и минимальное значения;

    8.  Коэффициенты стабилизации, при  I_H=const:

    

    

    Коэффициент стабилизации показывает, во сколько  раз относительное изменение входного напряжения стабилизатора больше относительного изменения выходного напряжения. Максимальные пределы изменения питающего напряжения:

    

    

    При питании стабилизатора от выпрямителя (при I₍₎=const) и изменения напряжения питающей сети на a₀>a_C, b₀>b_С, где:

    

    

    9.  Внутреннее сопротивление выпрямителя и стабилизатора r_н при U_c=const:

    

 и 

определяет  изменение выходного напряжения выпрямителя и стабилизатора при изменении тока нагрузки соответственно на и .

    10. Амплитуда переменной составляющей пульсаций фильтром выпрямителя и стабилизатора q_ф и q_ст.

    Коэффициент сглаживания пульсаций показывает, во сколько раз относительная величина пульсации на входе фильтра или на входе стабилизатора соответственно больше относительной величины пульсации на выходе фильтра выпрямителя и стабилизатора.