Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и мик (стр. 1 из 3)
Реферат
Курсовой проект имеет объем 19 страниц, содержится шесть рисунков, использовано 6 источников. Разработанный стабилизатор постоянного напряжения предназначен для стабильности работы транзисторных и микроэлектронных устройств. Был разработан двухполюсный стабилизатор на основе операционного усилителя с защитой по току. Полученные параметры КСТАБ=16666,7, КП
0,005%, входные и выходные значения напряжений и токов удовлетворяют техническому заданию.Содержание
| Введение | 2 |
| 1 Выбор и обоснование структурной схемы | 3 |
| 2 Выбор и обоснование принципиальной схемы | 5 |
2.1 Защита ПСН на основе ОУ от перегрузок по току и КЗ в нагрузке | 7 |
3 Расчет принципиальной схемы | 10 |
| 3.1 Расчет схемы сравнения и усилителя | 10 |
| 3.1.1. Выбор стабилитрона | 10 |
| 3.1.2 Расчет сопротивлений R3, R4, R5 | 10 |
| 3.1.3 Расчет сопротивлений R7, R8 | 11 |
| 3.1.4 Расчет ОУ | 11 |
| 3.2 Расчет регулирующего элемента | 12 |
| 3.3 Расчет защиты от перегрузок по току и КЗ в нагрузке | 13 |
| 3.4 Расчет параметров стабилизации | 14 |
4 Расчет КПД устройства | 15 |
5 Конструкторская часть | 16 |
| Заключение | 17 |
Список литературы  | 18 |
| Приложение | 19 |
Введение
Широкое развитие радиоэлектроники и внедрение ее во все отрасли науки и техники являются реалией нашего времени. Для нормального функционирования всех видов радиоэлектронных устройств (вычислительных комплексов, аппаратуры радио и связи, робототехнических средств и т.д.) необходимы системы энергетического снабжения.
Высокие технико-экономические показатели радиоэлектронных устройств во многом зависят от параметров источников вторичного электропитания.
Наиболее распространенной являются ИВЭ (источники вторичного электропитания), состоящие из источника переменного напряжения, выпрямителей и стабилиза
торов постоянного напряжения. В одних устройствах они используются как стабильные источники питания, обеспечивающие надежность работы, в других – еще и как источники эталонного (образцового) напряжения.Развитие полупроводниковой техники дало возможность получить простые высокостабильные источники образцового напряжения практически любой мощности и небольших габаритов. Дальнейшее развитие ИВЭ привело к созданию и развитию класса силовых интегральных микросхем.
1 Выбор и обоснование структурной схемы
По используемому принципу действия полупроводниковые стабилизаторы напряжения (ПСН) делятся на параметрические и компенсационные.
В первом типе ПСН используют постоянство напряжения на некоторых видах приборов при изменении протекающего через них тока. Во втором типе ПСН задачу стабилизации напряжения решают по компенсационному принципу, основанном на автоматическом регулировании напряжения подводимого к нагрузке.
По режиму работы различают ПСН непрерывного и импульсного действия.
В ПСН непрерывного действия регулирующий элемент (РЭ) работает в активном режиме и стабилизация U
вых осуществляется непрерывно, за счет компенсации изменения напряжения на нагрузке изменением напряжения на РЭ.В ПСН импульсного действия РЭ работает в импульсном, т.е. ключевом режиме. В импульсном ПСН энергия поступает от источника прерывисто, при этом возможно два режима регулирования напряжения на нагрузке:
- при постоянной частоте, изменением длительности импульса;
- при постоянной длительности импульса, изменением их частоты.
Импульсные стабилизаторы имеют следующие достоинства по сравнению с ПСН с непрерывным регулированием:
- в несколько раз меньше мощность рассеяния регулирующего
транзистора;
- более высокий КПД;
Недостатки:
- большая величина пульсации UВЫХ;
- большая сложность схемы;
- плохие динамические свойства при импульсном изменении тока нагрузки.
ПСН непрерывного действия имеют высокий коэффициент стабилизации, низкое выходное сопротивление и малую величину пульсации выходного напряжения. По месту включения РЭ относительно нагрузки ПСН делятся на параллельные и последовательные. В первых из них регулирующий транзистор включается параллельно нагрузке (Рисунок 1б), а во вторых – последовательно с ней (Рисунок 1а).
а) б)
РЭ – регулирующий элемент, И – источник опорного (эталонного) напряжения, ЭС – элемент сравнения, У – усилитель постоянного тока.
Рисунок 1
| |
2 Выбор и обоснование принципиальной схемы
Высокие качественные показатели имеют ПСН, в качестве УПТ которых применены ОУ в интегральном исполнении. Улучшение параметров ПСН при применении в них ОУ обуславливается высоким коэффициентом усиления ОУ и глубокой ООС,
охватывающей стабилизатор. 
Рисунок 2 - Принципиальная схема ПСН на основе ОУ
Регулирующий элемент выполнен на транзисторе VT1, в качестве УПТ применен ОУ DA1.
Неинвертирующий вход ОУ подключен к параметрическому стабилизатору на резисторе R2 и стабилитроне VD1, служащему источником опорного напряжения. С делителя R3, R4, R5 снимается часть выходного напряжения, которое в ОУ сравнивается с опорным напряжением. Выход ОУ подключен к базе VT1, включенного по схеме с ОК, что обуславливает более низкое выходное сопротивление ПСН, чем при включении VT1 по схеме с ОЭ.
Для питания ОУ и устройств на них применяются, как правило, двухполярное напряжение. Для его получения могут использоваться 2 одинаковых ПСН (Рисунок 3).
В номинальном режиме потенциал средней точки делителя R7 – R8 будет равен потенциалу общей шины, т.е. 0. Т. о., UДИФ2 = U02 = 0. При уменьшении отрицательного UВЫХ2 потенциал инвертирующего входа DA2 становится положительным. Это напряжение усиливается и инвертируется, поэтому UВЫХ DA2 становится более отрицательным; токи базы, коллектора, эмиттера увеличиваются, UКЭ VT2 падает, а UВЫХ увеличивается до номинального значения.
При уменьшении положительного UВЫХ1 из-за внешних факторов или за счет регулировки резистором R4, потенциал средней точки делителя R7 – R8 становится отрицательным. Это напряжение усиливается и инвертируется ОУ DA2. его выходное напряжение становится более
отрицательным. В результате UБЭ2 падает, его токи базы, коллектора, эмиттера уменьшаются, а UКЭ2 возрастает до тех пор, пока потенциал средней точки делителя R7 – R8 не станет равным 0. это произойдет при UВЫХ1 = UВЫХ2.
| |
Рисунок 3
2.1 Защита ПСН на основе ОУ от перегруз
ок по току и КЗ в нагрузкеПерегрузки по току в полупроводниковых ПСН возникают при недопустимом снижении сопротивления нагрузки и при КЗ выхода стабилизатора. При этом ток через РЭ увеличивается до недопустимой величины и он выход из строя. Впоследствии из строя могут выйти ОУ, выпрямитель, трансформатор. Для предотвращения выхода из строя элементов стабилизатора в его схему вводится защита по току.
RS1 – шунт (датчик тока), УПТ – усилитель постоянного тока, ИУ – исполнительное устройство;
Рисунок 4 - Структурная схема защиты
Работа защиты осуществляется следующим образом: в номинальном режиме работы стабилизатора через сопротивление нагрузки и шунт RS1 протекает ток IHном, не превышающий установленной величины тока защиты IЗ. В УПТ ток через RS1 или пропорциональные ему падения напряжения на RS1 сравниваются с величиной UЗ или IЗ и превышение тока через RS1 над IЗ вызывает появление сигнала на выходе УПТ и срабатывание ИУ, которое либо разрывает цепь нагрузки, выключая РЭ, либо подзапирает регулирующий транзистор. Т.о., защита может осуществляться двумя способами:
а) полное обесточивание нагрузки, т.е. отсечка тока нагрузки;
б) ограничение тока нагрузки на определенном уровне.
В качестве элементов защиты, как правило, используются полупроводниковые элементы и иногда электромагнитные реле.
Рисунок 5 - Схема стабилизатора с защитой по второму сп
особуЗащита с ограничением тока основана на форме входной характеристики кремниевого транзистора, имеющей вид:
Рисунок 6
Точка перегиба входной характеристики UПОР (пороговое) характеризует напряжение между базой и эмиттером, выше которого наблюдается быстрый рост тока базы, поэтому при превышении током IH значение IЗ = UПОР / RS1, IБ начинает резко увеличиваться, VD2 входит в