Стабілізоване джерело живлення. Курсова робота з схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації. Робота № 528390

Перехід до торгівельного партнера Binance

Стабілізоване джерело живлення

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Не вказано

Факультет:

ЗІ

Кафедра:

Захист інформації

Інформація про роботу

Рік:

2015

Тип роботи:

Курсова робота

Предмет:

схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА» Кафедра «Захист інформації» / КУРСОВА РОБОТА з дисципліни: «Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації» на тему: «Стабілізоване джерело живлення» Львів 2015 ЗМІСТ Зміст Технічне завдання 3 ВСТУП 4 1. Структурна схема 5 2. Розрахунок принципової схеми 6 2.1 Розрахунок стабілізатора 6 2.2. Розрахунок випрямляча 14 3. МОДЕЛЮВАННЯ 17 4. ПЕРЕЛІК РОЗРАХОВАНИХ ЕЛЕМЕНТІВ 19 ВИСНОВОК 20 Технічне завдання Варіант №16 Спроектувати стабілізоване джерело живлення, яке задовольняє наступні вимоги: Номінальна вихідна напруга Uвих = 70 В Номінальний струм навантаження Iн.ном = 0.3 А Мінімальний струм навантаження Iн.min = 0.15 А Напруга мережі живлення Uмер = 220 В Частота мережі живлення fм = 50 Гц Коефіцієнт стабілізації Кст. = 250 Напруга пульсацій Uп.т. = 15 мВ Діапазон регулювання Дрег. = 10 % Відхилення напруги мережі живлення δм = 10 % Температура експлуатації Тос. = 0…+50 ºC ВСТУП Джерело живлення - елемент електричного кола, в якому зосереджена електрорушійна сила. Джерела живлення характеризуються значенням електрорушійної сили і внутрішнього опору. 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. СТРУКТУРНА СХЕМА Виходячи із заданих вимог до розроблювального джерела живлення, цілком виправданим є використання типового лінійного ДЖ. Розробимо структурну схему й дамо роз'яснення блокам структурної схеми. Структурна схема лінійного ДЖ зображена на мал. 1.1 містить у своєму складі: мережевий понижувальний трансформатор (Тр), випрямляч (В) фільтр (Ф) стабілізатор (Ст), що перетворить нестабілізовану напругу, одержувану із вторинної обмотки трансформатора через діодний міст і фільтр, у вихідну стабілізовану напругу, причому, ця вихідна напруга завжди нижче нестабілізованої вхідної напруги стабілізатора. Рис. 1. Тр – трансформатор В – випрямляч Ф – фільтр Ст – стабілізатор РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ СХЕМИ Розрахунок стабілізатора Рис.2. Схема електрична принципова компенсаційного стабілізатора постійної напруги послідовного типу Компенсаційний стабілізатор напруги на транзисторах складається з регулюючого транзистора VT3, джерела опорної напруги на кремнієвому стабілітроні VD1, підсилюючого транзистора VT2, який виконує також функцію порівняння і вихідного подільника напруги на резисторах R6, R7, R8. Резистор R2 забезпечує необхідне значення струму, який протікає через стабілітрон VD1. Частина вихідної напруги знімається з резистора R6 і подається на базу транзистора VT2 і порівнюється з опорною напругою, яка визначається напругою стабілізації стабілітрона VD1. При збільшенні напруги на виході стабілізатора, напруга на базі транзистора VT2 зростає, що приводить до збільшення струму бази і відповідно струму колектора транзистора VT2. При зростанні колекторного струму VT2 збільшується спад напруги на резисторі R1, а потенціал колектора VT2 і бази VT3 зменшується, що приводить до запирання транзистора VT3. Його опір зростає, а напруга на виході стабілізатора зменшується. Аналогічно працює схема при зменшенні вихідної напруги і автоматично підтримує, з певною похибкою, вихідну напругу на заданому рівні. Схема захисту стабілізатора від короткого замикання на виході cкладається з транзистора VT4, резистора захисту R5 і подільника напруги R3 і R4. Спад напруги на резисторі захисту R5, який створюється струмом навантаження, прикладається до бази транзистора VT4 і є для цього транзистора від відкриваючий. Одночасно при допомозі подільника R3 і R4 на емітер транзистора VT4 подається напруга зміщення, яка підтримує транзистор VT4 в закритому стані. При досягненні струмом навантаження значення, при якому повинен спрацювати захист, спад напруги на R5 зростає і стає рівним напрузі відкривання VT4. Транзистор VT4 відкривається, напруга на його колекторі понижається, що приводить до закривання транзистора VT1 і VT3 При зменшенні струму навантаження транзистор VT4 закривається і стабілізатор працює в звичайному режимі. Розрахунок починаємо з визначення мінімальної напруги на вході стабілізатора: де Uке.min ( мінімальна напруга між емітером і колектором регулюючого транзистора. Для кремнієвого транзистора Uке.min =(4 ... 7) В; (Uвих ( відхилення напруги на виході стабілізатора від номінальної, (Uвих = 0,1·Uном. Номінальне і максимальне значення напруги на вході стабілізатора з врахуванням відхилення вхідної напруги (н буде дорівнювати: Визначаємо максимальний спад напруги на колекторі регулюючого транзистора VT3: Знаходимо максимальну потужність, яка розсіюються на колекторі регулюючого транзистора: При виборі регулюючого транзистора керуємося такими вимогами : Вибираємо регулюючий транзистор VT3 типу : 2N6340 з відповідними електричними параметрами: Type Designator: 2N6340 Material of transistor: Si Polarity: NPN Maximum collector power dissipation (Pc), W: 200 Maximum collector-base voltage |Ucb|, V: 160 Maximum collector-emitter voltage |Uce|, V: 140 Maximum emitter-base voltage |Ueb|, V: 6 Maximum collector current |Ic max|, A: 30 Maksimalna temperatura (Tj), °C: 200 Transition frequency (ft), MHz: 40 Collector capacitance (Cc), pF: 300 Forward current transfer ratio (hFE), min: 30 Noise Figure, dB: - Package of 2N6340 transistor: TO3 Визначаємо струм бази регулюючого транзистора : Якщо Іб3>5мА, потрібно використовувати додатковий транзистор VT1. / Рис.1. ВАХ 2N6340 Вибираємо додатковий транзистор VT1 типу КТ315Б з відповідними електричними параметрами: Наименование производителя: KT315D Тип материала: Si Полярность: NPN Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 0.5 Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 40 Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 40 Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 6 Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 0.1 Предельная температура PN-перехода (Tj), град: 120 Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 250 Ёмкость коллекторного перехода (Cc), пФ: 7 Статический коэффициент передачи тока (hfe): 20 / Рис.2. ВАХ KT815Д Максимальна потужність розсіювання додатковим транзистором: Визначаємо струм бази додаткового транзистора: Приймаємо значення струму колектора підсилювального транзистора VT2 з умови: Приймаємо: Iк2= 2мА Вибираємо тип підсилюючого транзистора VT2 типу КТ3102Б для якого відомі електричні параметри: Наименование: КТ3102Б Тип: NPN Максимальная рассеиваемая мощность (PK (max)): 0.25 Вт Максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер VCE (max) (UКЭ (max)): 50 В Максимально допустимое напряжение коллектор-база VCBO (max) (UКБ (max)): 50 В Максимально допустимое напряжение эмиттер-база VEBO (max) (UЭБ (max)): 5 В Максимальный ток коллектора IC (max) (IК (max)): 100 мА Максимальный импульсный ток коллектора (IКИ (max)): 200 мА Коэффициент усиления по току (min) (hFE (min)): 200 Коэффициент усиления по току (max) (hFE (max)): 500 Обратный ток коллектора при постоянном напряжении коллектор-база (IКБО): 50 нА Граничная частота ft (fГР): 100 МГц / Рис.3. ВАХ КТ3102Б Знаходимо значення струму бази транзистора VT2 в режимі спокою: Вибираємо тип кремнієвого стабілітрона, який повинен мати номінальну напругу стабілізації: Вибираємо тип кремнієвого стабілітрона VD6 типу BZX84C43, для якого відомі електричні параметри: Lead Free Status / RoHS Status Lead free / RoHS Compliant Voltage - Zener (Nom) (Vz) 43V Voltage - Forward (Vf) (Max) @ If 900mV @ 10mA Current - Reverse Leakage @ Vr 50nA @ 30.1V Допустимые отклонения емкости ±5% Power - Max 2 50mW Impedance (Max) (Zzt) 150 Ohm Тип монтажа Поверхностный Корпус (размер) TO-236-3, SC-59, SOT-23-3 Корпус SOT-23-3 Рабочая температура -65°C ~ 150°C/ Рис.4. ВАХ BZX84C43 Знаходимо коефіцієнт ділення подільника напруги на резисторах R6, R7, R8: Вибираємо струм подільника Іп1 = (1 ... 2) мА і знаходимо значення сумарного опору подільника: Оскільки вихідна напруга стабілізатора повинна регулюватися в границях (10%, а напруга стабілізації стабілітрона може також змінюватися в границях від Uст.min до Uст.max, то визначаємо опір нижнього плеча подільника для крайніх значень Uст і Uвих: Приймаємо значення R8=Rn.min.=18 кОм. Визначаємо значення опорів подільника: Зі стандартного ряду Е12 виберемо такі резистори: R6 = 4.7 кОм; R7 = 13 кОм; Зі стандартного ряду Е24 виберемо такий резистор: R8 = 18 кОм; Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторах R6, R7, R8. Опір резистора R2 розраховуємо з умови забезпечення протікання через стабілітрон додаткового струму: Зі стандартного ряду Е24 виберемо такий резистор: R2 = 10 кОм. Задаємося значенням напруги додаткового джерела живлення підсилювального каскаду на транзисторі VT2 рівною E0 >Uвхmaxі розраховуємо значення резистора R1 Зі стандарту Е24,приймаємо R1=10 кОм. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторі R1: Визначаємо коефіцієнт підсилення за напругою підсилювального каскаду на транзисторі VT2: , де S2=(Iк2/(Uбе2 ( крутизна характеристики транзистора VT2. Для малопотужних транзисторів значення крутизни дорівнює Знаходимо значення коефіцієнта стабілізації стабілізатора: Напруга Е0 може бути вибрана рівною Uвх.min, якщо розрахований коефіцієнт стабілізації Кст більший від заданого. При цьому спрощується принципова схема стабілізатора, оскільки відпадає необхідність у додатковому джерелі. Вибираємо транзистор VT4 типу КТ819ВМ з відповідними електричними параметрами: (3=15; Uке.доп=70В; Iк.доп=1.5А; Pк.доп.=100Вт. / Рис 5. ВАХ КТ819ВМ Задаємося максимально допустимими значенням потужності, яка може розсіюватися на колекторі регулюючого транзистора VT1 в режимі перенавантаження Pк1доп=100Вт і знаходимо значення опору захисту R: де Uбе3 ( напруга відкривання транзистора захисту VT3. Для кремнієвих транзисторів Uбе3=0,6В. Приймаємо з ряду E24 що R5=1 Ом. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторі R5: Встановлюємо максимальний струм спрацювання схеми захисту ІЗmax=(2 ... 3)Іном=0.9 А і визначаємо напругу зміщення транзистора VT4 Задаємося значенням струму подільника напруги на резисторах R3 і R4: Iп2 =(1 ... 2)мА і знаходимо значення резисторів цього подільника: Приймаємо R4=300Ом і R3=68 кОм. Розраховуємо потужність, що розсіюється на резисторах R3 та R4: Коефіцієнт корисної дії стабілізатора знаходимо використовуючи наступний вираз: де 2.2. Розрахунок випрямляча Напруга пульсації на вході стабілізатора Un: Коефіцієнт пульсацій на вході: Напруга на виході випрямляча під навантаженням Якщо в схемі використано мостовий випрямляч, то номінальна потужність трансформатора де А = 1,2 − коефіцієнт форми струму; UD − спад напруги на одному діоді мостового випрямляча. Для кремнієвих діодів можна прийняти UD = 1 В. Вибираєм діоди для мостової схеми випрямляча VD1-VD4 типу MUR420 Обратное напряжение200.00 В Максимальный средний прямой ток4.00 А Пиковый прямой импульсный ток110.00 А Напряжение прямое0.89 В Прямой ток4.00 А Ток утечки5.00 мкА Напряжение утечки200.00 В Время востановления25.00 нс / Рис 6 ВАХ MUR420 Внутрішній опір трансформатора: де В − коефіцієнт втрат в трансформаторі, який залежить від його номінальної потужності (табл. 1). Табл. 1. Номінальна потужність, Вт В 4...15 1,25 15...33 1,17 33...55 1,12 Ємність конденсаторів фільтрів Вибираємо конденсатори з ряду Е24 С1=0.3мФ, С2=75мкФ. Коефіцієнт пульсації вихідної напруги стабілізатора: Діод VD5 вибираєм зі співвідношення: Вибираємо діод VD5 типу 1N4004 Материал кремний Максимальное постоянное обратное напряжение, В 400 Максимальное импульсное обратное напряжение, В 480 Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток,А 1 Максимально допустимый прямой импульсный ток,А 30 Максимальный обратный ток,мкА 25гр 5 Максимальное прямое напряжение,В 1.1 при Iпр.,А 1 Рабочая температура,С -65…150 / Рис 7 ВАХ 1N4004 МОДЕЛЮВАННЯ Моделювання стабілізованого джерела живлення проводимо за допомогою «Micro-Cap». Принципова схема стабілізованого джерела живлення. / Вхідна напруга / Напруга на виході випрямляча/ Напруга на виході стабілізатора / ПЕРЕЛІК РОЗРАХОВАНИХ ЕЛЕМЕНТІВ Позначення Найменування К-ть Примітка Конденсатори С1 К50 –35 – 16В – 0.3 мФ 1 С2 К50 – 16 – 25В – 75 мкФ 1 Резистори R1 С5-14-0,25Вт- 10 кОм±10% 1 R2 С5-14-0, 25Вт- 10 кОм±10% 1 R3 С5-14-0.5 Вт- 68 кОм±10% 1 R4 С5-14-0,125 Вт -300 Ом±10% 1 R5 С5-16-0,125Вт-1 Ом±10% 1 R6 С5-14-0,125Вт -4300 Ом±10% 1 R7 С5-5-0,5Вт-13 кОм±10% 1 R8 С5-14-0,5Вт -18 кОм±10% 1 Напівпровідникові елементи VD1…VD4 Діод MUR420 4 VD5 Діод 1N4004 1 VD6 Кремнієвий стабілітрон BZX84C43 1 VT1 Транзистор KT815Д 1 VT2 Транзистор КТ3102Б 1 VT3 Транзистор 2N6340 1 VT4 Транзистор КТ819ВМ 1 ВИСНОВОК У даному курсовому проекті на тему «Стабілізоване джерело живлення» я отримав навики розрахунку стабілізованого джерела живлення. Зокрема, виконав розрахунок стабілізатора, фільтра, випрямляча, трансформатора, однофазної мостової схеми. За допомогою середовища Micro-Cap змоделювала складену мною схему. Виходячи із заданого технічного завдання обрав схему компенсаційного стабілізатора напруги послідовного типу та схему мостового випрямляча та провів розрахунки параметрів компонентів схеми стабілізатора та розрахунок схеми випрямляча. Компоненти схеми стабілізатора вибирались відповідно до стандартних шкал опорів резисторів та ємностей конденсаторів. СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни «Електроніка та мікросхемо техніка» для студентів базового напряму «Компютерні системи, автоматика і управління»/ Укл. О. С. Вітер. - Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2006. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни «Аналогові електронні пристрої» для студентів базового напрямку «Радіотехніка»/ Укл. І.І. Блажкевич, В.І. Шклярський - Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2005. В.І. Бойко «Основи технічної електроніки» А.М. Гуржій «Електричні і радіотехнічні вимірювання» Б.П. Хромой «Електрорадіовимірювання» Вересов Г.П., Смуряков Ю.Л. Стабилизированные источники питания радиоапаратуры - M.:Энергия, 1978. Аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/Б. П. Кудряшов, Ю. В. Назаров, Б. В.Тарабрин, В. А. Ушибышев. - М.: Радио и связь, 1981. http://www.inaeksu.vntu.edu.ua/SiteNEV/rus/erectronic_inter/algor/3.htm http://lib.chdu.edu.ua/pdf/posibnuku/211/10.pdf http://blog.accent.lviv.ua/?p=204 http://ua.nauchebe.net/2012/08/parametrichni-stabilizatori-naprugi/

Курсова робота схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації

Kozumyaka

25.05.2016 23:05-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись