МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Кафедра «Захисту інформації»
/
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни:
«ЕЛЕКТРОНІКА ТА МІКРОСХЕМОТЕХНІКА»
на тему:
«СТАБІЛІЗОВАНЕ ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ»
Зміст
Технічне завдання………………………………………………………………………...
4
Вступ……………………………………………………………………………………….
5
Вибір структурної схеми джерела живлення……………………………………
6
Принципові схеми каскадів джерела живлення………………………………...
7
Випрямляч…………………………………………………………………
7
Згладжувальний фільтр……………………………………………….......
8
Стабілізатор напруги………………………………………………….......
9
Параметричні стабілізатори напруги……………………………
10
Компенсаційний стабілізатор напруги………………………......
12
Розрахунок елементів стабілізованого джерела живлення…………………….
14
Моделювання………………………………………………..…………………….
21
Висновок.………………………………………………………………………………….
22
Список використаної літератури………………………………………………………...
23
Технічне завдання
Спроектувати стабілізоване джерело живлення, яке задовольняє наступні вимоги:
Вихідна напруга Uвих = 10В
Струм навантаження(номінальний) Iн.ном = 1А
Струм навантаження(мінімальний) Iн.min = 0,5А
Напруга мережі живлення Uмер = 127В
Частота мережі живлення fм = 50Гц
Коефіцієнт стабілізації Кст. = 800%
Напруга пульсацій Uп.т. = 8 мВ
Відхилення напруги мережі живлення δм = 10%
Температура експлуатації в °С Тос. +10…+60ºC
Вступ
Для будь-якого електронного пристрою необхідне джерело живлення. Сучасні джерела живлення повинні відповідати усім вимогам технічної документації, бути малогабаритними та раціонально побудованими. Окрім основних задач, які перед ними ставляться (стабілізація напруги), часто необхідно, щоб вони виконували додаткові, пов’язані з перетворенням параметрів вихідної напруги, вимоги.
Джерела живлення поділяються на первинні і вторинні.
Під первинними джерелами електроживлення розуміють перетворювачі енергії будь-якого виду (механічної, хімічної, теплової, світлової, тощо) в електричну. До таких джерел живлення відносять електромашинні генератори, акумулятори, гальванічні елементи, сонячні та атомні елементи тощо.
Вторинними джерелами живлення називають перетворювачі електричної енергії одного виду в електричну енергію іншого виду.
Більшість побутових предметів живляться або від гальванічних елементів, або від мережі електроживлення. Використання в якості джерела живлення гальванічних батарей неекономно. Тому збільшення технічних та економічних параметрів вторинних джерел електроживлення було і є важливою проблемою, вирішення якої в значній степені залежить від їх правильного вибору та проектування. Необхідність перетворення змінного струму в постійний викликана тим, що багато споживачів електричної енергії можуть працювати тільки на постійному струмі, або при роботі на постійному струмі мають кращі характеристики.
Вибір структурної схеми джерела живлення
Більшість елементів електронних пристроїв живляться від напруги постійного струму. Як правило, постійну напругу отримують шляхом трансформування і випрямлення напруги мережі. Отримана таким способом напруга живлення має помітну пульсацію і змінюється в залежності від навантаження і коливань напруги мережі. Тому в ланцюги живлення часто вбудовують фільтр, що згладжує пульсацію, і стабілізатор напруги, що робить вихідну напругу джерела живлення незалежною від перепадів напруги мережі.
Структурна схема джерела живлення має вигляд наведений в Додатку 1.
Силовий трансформатор служить для узгодження напруг змінного струму з випрямленою напругою.
Випрямляч потрібен для того, щоб отримувати напругу одного знаку.
Згладжуючий фільтр служить для зменшення пульсації випрямленої напруги.
Стабілізатор напруги підтримує випрямлену напругу практично постійною при зміні струму навантаження або напруги живлення.
Принципові схеми каскадів джерела живлення
Випрямляч
Існує декілька варіантів схем випрямлення. Розглянемо три найбільш розповсюджені.
Однопівперіодна схема випрямлення (зображена на рис.2)
/
Рис.2 Однопівперіодна схема випрямлення
Її перевагами є простота реалізації, мала кількість елементів, невисока вартість, можливість роботи без трансформатора. Основним недоліком є те, що така схема має низьку частоту пульсації, високе значення коефіцієнта пульсації Кп=1.57, погане використання трансформатора, підмагнічування сердечника постійним струмом, низький коефіцієнт корисної дії.
Двопівперіодна однотактна схема (зображена на рис. 3)
/
Рис. 3 Двопівперіодна однотактна схема випрямлення.
Перевагами є підвищена частота пульсації Кп=0.67, мінімальне число діодів, недоліками – складна конструкція трансформатора, висока зворотна напруга.
Однофазна мостова схема (зображена на рис.4)
/
Рис. 4 Однофазна мостова схема випрямлення.
Основними перевагами є підвищена частота пульсації Кп=0.67, низька зворотна напруга, повне використання властивостей трансформатора. Недоліками такої схеми є необхідність в чотирьох діодах, підвищений спад напруги в діодному комплексі.
Для виконання джерела живлення зупинимось на мостовій схемі випрямляча, тому що вона володіє найкращими технічними показниками, є досить економічною і дозволяє не використовувати вивід середньої точки на трансформаторі.
Згладжувальний фільтр
Напруга на виході будь якого випрямляча завжди пульсуюча і містить постійну і змінну складові напруги. Пульсація напруги настільки значна, що безпосереднє живлення навантаження від випрямляча можливе лише там, де приймач енергії є нечутливим до змінної складової в кривій випрямленої напруги (зарядка акумуляторів, живлення електродвигунів тощо). Для живлення багатьох електронних пристроїв потрібно забезпечити коефіцієнт пульсації в межах 10-3 − 10-6. Для зменшення пульсації між випрямлячем і навантаженням встановлюється згладжувальний фільтр.
Основним параметром згладжувальних фільтрів є коефіцієнт згладжування. Коефіцієнтом згладжування називають відношення коефіцієнта пульсації на вході фільтра до коефіцієнта пульсації на виході фільтра.