Синтез цифрового управляющего устройства (стр. 5 из 6)

Реализация логической функции 4 ИЛИ на логических функциях 2 ИЛИ.

Рис.3.10.

Принципиальная схема комбинационной части цифрового управляющего устройства

Рис.3.11.

Принципиальная схема комбинационной части цифрового управляющего устройства

Рис.3.12

Схема силовой части цифрового управляющего устройства.

Рис.3.13.

Поскольку параметры коммутируемой цепи одинаковы для всех выходов цифрового управляющего устройства, то схему, изображённую на рис.3.13 можно перенести и а другие выхода цифрового автомата.

3.2.2 Выбор силовых ключей

При выборе силовых ключей руководствовались правилом: максимальный прямой ток тиристора должен быть больше максимального тока коммутируемой цепи и максимальное обратное напряжение, выдерживаемое тиристорами, должно быть больше максимального коммутируемого напряжения коммутируемой цепи. Исходя из этого выбрали прибор из [5]. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.19.

Таблица 3.19.

Параметры выбранного полупроводникового прибора.

Марка прибора	Справочные данные прибора
	Максимальное обратное напряжение URrm, В	Максимальный прямой ток Idrm, А	Напряжение управления UGT, В	Постоянный ток управления IGT, мА
ТС222-20-8	800	20	3.5-5	150

Продолжение таблицы 3.19.

	Пороговое напряжение тиристора UT(TO), В	Защитный коэффициент I2t, А2с	Динамическое сопротивление rT, мОм	Максимально допустимая температура корпуса Тj, 0С	Тепловое сопротивление переход-корпус Rth(j-c), 0С/Вт
ТС222-20-8	1.1	144	27	125	13

3.2.3 Рассчёт мощности, выделяемой на p-n переходе

1) Составили электрическую схему замещения тиристора (рис.3.15).

2)Рассчитали мощность, выделяющуюся на р-n переходе тиристора:

2.1)Используя схему замещения, изображённую на рис.3.15, рассчитали падение напряжения на тиристоре:

(3.54)

где U_T0=1.1 – пороговое напряжение тиристора, В;

I_d=15 – действующее значение прямого тока, проходящего через тиристор, А;

r_T=27∙10^-3 – динамическое сопротивление тиристора, Ом.

2.2)Рассчитали мощность, выделяемую на p-n переходе:

(3.55)

где U_T=1.505 – действующее значение падения напряжения на тиристоре, В;

3.2.4 Расчёт транзисторного ключа (рис.3.14)

1).Выбор транзистора.

При выборе транзистора руководствовались правилом: максимальный ток коллектора тиристора должен быть больше максимального тока коммутируемой цепи (постоянного тока управления тиристора)

Схема параллельного транзисторного ключа.

Рис.3.14.

Электрическая схема замещения тиристора.

Рис.3.15.

и максимальное обратное напряжение между коллектором и эмиттером, должно быть больше максимального напряжения коммутируемой цепи (напряжения управления тиристорами). Исходя из этого, выбрали прибор из [6]. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.20.

Таблица 3.20.

Параметры выбранного полупроводникового прибора.

Марка прибора	Справочные данные прибора
	Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ, В	Максимальный ток коллектора транзистора Iк, А	Коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером
КТ660Б	30	0.8	200-400

2). Поскольку в пункте 3.1.2 мы уже рассчитали параметры резисторов R1 и R2 (таблица 3.3), то проведём проверку на предмет достаточности тока, заданного резистором R2 от источника питания. Для этого воспользовались условием насыщения биполярного транзистора (ток коллектора должен быть более чем 3-5 раз меньше произведения тока базы на коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером):

Для этого пренебрегая падением напряжения на базовом переходе транзистора в режиме насыщения определили ток базы:

(3.56)

где I_к= 0.010 – ток коллектора проходящий через транзистор в режиме насыщения, А

= 200 -минимальный коэффициент передачи тока базы транзистора в схеме с общим эмиттером;

I_б=0.008 – ток базы транзистора, заданный резистором R₂, А.

Из выражения (3.56) видно, что условие насыщение биполярного транзистора выполняется.

3). Расчёт параметров резистора R_к.

Поскольку в режиме отсечки транзистора через этот резистор проходит ток, равный постоянному току управления тиристора, то сопротивление резистора рассчитывается по формуле:

(3.57)

где I_GT=0.15- постоянный ток управления тиристора, мА;

Выбрали номинальное сопротивление резистора из [3]: R_к=33Ом.

По (3.3), подставляя значения тока I_GT и номинального сопротивления R_к рассчитали мощность, выделяемую на резисторе R_к, в результате получили: Р_Rк=0.74Вт

4).Выбрали резистор R_к из [3]. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.21.

Таблица 3.21.

Параметры выбранных резисторов.

Обозначение резисторов	Параметры выбранных резисторов
	марка	мощность,Вт	номинал, Ом	допуск, %
Rк	МЛТ	1	33	5

3.3 Расчёт задающего генератора

3.3.1 Выбор схемы генератора

Согласно техническому заданию длительность квазистационарного состояния 30 мс.

Частота соответствующая такой длительности вычисляется по формуле (3.58):

(3.58)

где Т=0.03 – длительность квазистационарного состояния цифрового управляющего устройства, с.

Чтобы обеспечить стабильную частоту задающего генератора необходимо использовать схему с кварцевой стабилизацией частоты. Из [7] выбрали схему генератора (рис.3.16).

3.3.2 Выбор кварцевого резонатора

Выбрали из [8] кварцевый резонатор ZQ1 с частотой резонанса 32768Гц.

3.3.3Расчёт параметров резистора R1

Рассчитали сопротивление резистора R₁ из условия, что ток, проходящий через него должен равняться току на выходе ТТЛШ-логики при логической единицы. Так как при логическом нуле на входе инвертора DD1, на выходе DD3 логическая единица, а при логической единице на входе DD1 на выходе DD3 будет логический ноль, можно сказать, что напряжение приложенное к R₁ не зависит от напряжения на выходе схемы (напряжения на кварцевом резонаторе) и равняется:

U=U_1H-U_0L=5-0.4=4.6 В (3.59)

Сопротивление резистора рассчитывается по (3.60):

(3.60)

где U=4.6 – напряжение, прикладываемое к резистору, В.

Выбрали номинальное сопротивление резистора из [3]. С целью получения прецизионного прибора воспользовались стандартным рядом Е192, в котором допуск составляет 0.01%. В результате получили: R=11500 Ом.

Вычислили мощность, рассеиваемую на резисторе:

(3.61)

По величине номинального сопротивления и мощности рассеиваемой на приборе выбрали из [3] резистор, параметры которого приведены в таблице 3.22.

Таблица 3.22.

Параметры выбранного резистора.

Обозначение резисторов	Параметры выбранных резисторов
	марка	мощность,Вт	номинал, Ом	допуск, %
R1	МРХ	0.125	11500	0.01

В качестве инверторов DD1-DD3 взяли микросхему КР1533ЛН1, параметры которой приведены в таблице 3.14.

3.3.4 Расчёт делителя частоты (рис.3.17)

Схема задающего генератора.