Электроника. Учреждение высшего образования калининградский государственный технический университет
 Скачать 1.69 Mb.
|
 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра автоматизации производственных процессов
КУРСОВАЯ РАБОТА По дисциплине «ЭЛЕКТРОНИКА» КР51.15.03.04.1.Д.88
Калининград 2021  Содержание. Задание 2 Расчет без трансформаторного усилителя мощности с однополярным питанием 3 Расчет импульсного стабилизатора напряжения с ограничением тока и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с использованием микросхемы А74S40 фирмы Fairchild 10 Расчет мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром Error: Reference source not found Расчет силового трансформатора, работающего на частоте 50 Гц Error: Reference source not found Заключение 21 Перечень электро-радиоэлементов…………………………………………….21 Список использованной литературы…………………………………………..25 Задание. Усилитель мощности с двухполярным источником питания.  Рис. 1. Структурная электрическая схема УМ с двухполярным источником питания. A1 – усилитель мощности; A2.1, A2.2 – стабилизаторы напряжения; A3.1,A3.2 - сглаживающие фильтры; A4.1,A4.2 - выпрямители; A5 – силовой трансформатор;  – действующее значение сетевого переменного напряжения;  – действующее значение переменного напряжения на вторичных обмотках трансформатора;  , - действующие значения переменного входного и выходного напряжений; – напряжение питания усилителя; - сопротивление нагрузки.  Расчет без трансформаторного усилителя мощности с двухполярным питанием. Рис 2. Принципиальная электрическая схема УМ с двухполярным питанием. Исходные данные для расчета:  - максимальная выходная мощность усилителя, 90 Вт - сопротивление нагрузки, 4 Ом.Расчет Определяю с небольшим запасом мощность, отдаваемую резисторами выходного каскада в нагрузку  99 Вт.Нахожу максимальное и среднее значения коллекторного тока транзисторов одного плеча за период    3. Рассчитываю амплитуду напряжения на нагрузке. .4. Вычисляю напряжение источника питания и округляю его до ближайшего из ряда рекомендованных напряжений.  5. Определяю мощность, рассеиваемую на коллекторе транзисторов одного плеча за полный период сигнала:  6. Распределяю мощности рассеивания и токи коллекторов транзисторов одного плеча      А А А А А  А А7. Выбираю из справочника или приложения 1 учебно-методического пособия типы транзисторов VT3, VT5, VT7 из условий, что     где  - максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер выбранного типа транзистора, - максимальная постоянная рассеиваемая мощность коллектора, - максимальный импульсный ток коллектора, - максимальный постоянный ток коллектора.Желательно также выбирать транзистор VT3, чтобы:    - минимальные значения коэффициентов усиления по току транзистора схем с общим эмиттером (ОЭ). Выписываю из справочника основные паспортные данные выбранных типов транзисторов.Выбрал для VT3 КT825Г , для VT5 и VT7 КТ814А.
 8. Выбираю также из справочника типы транзисторов VT4, VT6, VT8 другого плеча усилителя, имеющих другую проводимость и составляющих комплементарную пару с транзисторами VT3, VT5, VT7 соответственно. Выбрал для VT4 КТ827Б , для VT6 и VT8 КТ815А.
 9. Рассчитываем площадь радиаторов под транзисторы VT3, VT4, VT5, VT6, VT7, VT8оконечного каскада по формуле  ,где  - температура перехода транзистора, °С, - максимальная температура окружающей среды, °С, - тепловое сопротивление выбранного типа транзистора переход-корпус, °С/Вт.Максимальную температуру окружающей среды выбираем произвольно с учетом предполагаемой области использования усилителя.    10. Определяю значения резисторов    Выбираю ближайшее стандартное значение резисторов из ряда номинальных значений Е24 или приложения 2. Для R19 и R20 выбираю 5,1 Ом Е24 Для R17 и R18 выбираю 7,5 Ом Е24 11. Рассчитываю максимальное значение базового тока транзистора VT5  где  - минимальное значение коэффициента усиления по току транзистораVT5.12. Рассчитываю значения сопротивлений резисторов  ,  и  ,     - напряжение питания выбранного типа ОУ. Выбираю значение =15 В. Если напряжение  УМ 18В и меньше, то ОУ выбираю с меньшем на 2…3В напряжением питания.13. Выбираю из справочника или приложения 1тип диодов VD3 КД522Б, VD4 КД522Б и выписываю их характеристики исходя из условия  ,где  - максимальный ток делителя R11, VD3, VT1, R13; - постоянный прямой ток диода.Максимальный ток делителя принимаем равным = 10 мА.
14. Выбираю VT1 и VT2 из расчёта:  Выбираю VT1 2Т3117Б и VT2 КТ819Б.
 15. Нахожу значения резисторов R11, R12  16. Вычисляю значения резисторов R7, R8 и R10   =5200 Ом= 5100 Ом Е24,где  - ток базы транзистора VT1. Выходной ток ОУ принимаю равным . Значение резистора R10 находим как 17. Определяем значения резисторов начального смещения R5, R6  .18. Из справочника выбираю быстродействующий тип ОУ К140УД17 и выписываем его основные параметры. Уточняем необходимые внешние корректирующие элементы (если таковые необходимы). Если выбран такой ОУ, что  , тогда цепочка элементовR3, R4, VD1, VD2, C3, C2 удаляют из цепи.  19. Конденсаторы фильтра С2, СЗ по цепи питания микросхемы DA1 выбираю 10,0...30,0 мкФ.
Корректирующие конденсаторы С4, С5, С6, С7 выбираем   В процессе наладки УМ емкость конденсаторов С4...С7 может быть скорректирована. 22. Нахожу коэффициент усиления по напряжению усилителя при стандартном значении линейного входного напряжения  по формуле и значение резистора R2  Резистор R1 определяет входное сопротивление усилителя. Принимаем  = 10 кОм.23. Вычисляю емкость раздельного конденсатора C1  где  , - минимальная рабочая частота, Гц, , - коэффициент нелинейных искажений, дБ.Принимаем  Из справочника или приложения 2 выбрал стандартное значение емкости конденсатора C1 и его тип. Выбрал К50-3А. 24. Для всех резисторов УМ определяем мощность рассеивания по формуле и выбираем их типы.              25. Примерно оцениваю КПД усилителя 26. Найдем ток, потребляемый усилителем  : Потребляемый усилителем  является выходным током стабилизатора  . Расчет импульсного стабилизатора напряжения с ограничением тока и широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с использованием микросхемы А74S40 фирмы Fairchild.  Рис. 3 Принципиальная электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения с использованием микросхемы А74S40. Исходные данные для расчета:  - выходное стабилизированное напряжение, В; - максимальный ток нагрузки, А; - частота генератора ШИМ преобразователя, = 10...25 кГц; - напряжение пульсаций от пика до пика, = 25... 50 мВ.Расчет.  .Из справочника выбираю тип транзистора VT1. Транзистор VT1 должен быть высокочастотный, мощный. Максимальное рабочее напряжение  , постоянный ток коллектора . Выписываем его основные параметры. Примерно по таким же параметрам выбираем справочника импульсный диод VD1. Необходимо обратить внимание на то, чтобы диод VD1 мог работать на частоте, не меньше, . Выбираю транзистор VT1 КТ961В, который подходит под условия.
Примерно по таким же параметрам выбираем справочника импульсный диод VD1 2Д411А.  Находим время, когда транзистор VT1 находится в открытом  и закрытом  состоянии. Период вычисляю по формуле , , где  - падение напряжения на диоде VD1 в прямом включении, В, - время открытого состояния транзистора, - время закрытого состояния транзистора, - напряжение насыщения транзистора VT1, В, – напряжение на входе стабилизатора, обычно выбирается  , Подставляю это значение в уравнение  ,получаю     Определяем значение и .Если ток нагрузки будет меняться в широких пределах, то значение  10мкс будет неприемлемо, тогда следует уменьшить частоту .4. Вычисляю значение индуктивности  по формуле Если измеряется в мкс, в мА, то получается в мГн.Обмотка дросселя наматывается на магнитопроводс ферритовым сердечником.5. Нахожу значение накопительной емкости   если , выражены в мкс.Выбираем из справочника соответствующий тип конденсатора. Рабочее напряжение конденсатора принимаем равным  .6. Определяю сопротивление датчика тока  Резистор обычно изготавливается из манганинового провода, намотанного на каркас или без него. Например, берется провод с погонным сопротивлением 1 Ом/м и подбирается длина в миллиметрах и указывается в графе «Примечание» в перечне элементов.7. Находим по формуле каталожного описания микросхемы емкость конденсатора   Конденсатор должен быть с малым допуском по разбросу значения емкости.8. Вычисляю значения резисторов  ,  делителя напряжения. Принимаю  =0,1 мА, тогда где  =1,3 В, - напряжение стабилизации стабилитрона, при отсутствии которого  , Определяю мощность рассеивания резисторов по уже известной формуле     Из справочника выбираю типы резисторов ряда Е24 номинальных значений сопротивлений.Нахожу максимальные мощности, рассеиваемые на транзисторе VT1, диоде VD1 и микросхеме DA1  ,где - напряжение насыщения транзистора VT1; + + +  , где  – время открывания и закрывания транзистора VT1 соответственно. где –прямое напряжение на диоде  (зависит от тока и выбирается из ВАХ диода); ,где  =1,1В, - минимальные коэффициент усиления транзистора  по току, - ток потребления микросхемы, = (2,5 ... 3,5) мА.Мощность рассеивания микросхемы не должна превышать значения 1Вт. 10. Ориентировочно рассчитываем площадь радиатора под транзистор VT1  ,где - температура перехода транзистора, °С, - максимальная температура окружающей среды(40…60°С), - мощность, рассеиваемая транзистором, Вт, - тепловое сопротивление переход-корпус, °С/Вт.11. Приблизительно оцениваем КПД стабилизатора по формуле. Сумма мощностей, выделяемых на остальных активных элементах схемы стабилизатора  . 12. Ток, потребляемый стабилизатором от выпрямителя с фильтром  |