Розрахунок стабілізованого джерела живлення.
Для роботи електронних пристроїв, в тому числі підсилювачів сигналів НЧ, необхідно мати джерело живлення. Напругу живлення операційних підсилювачів потрібно вибирати у відповідності з паспортними значеннями ОП. Джерело живлення повинно забезпечувати крім напруги і необхідний струм споживача - струм навантаження. Для приладів, виповнених на базі ОП, струм навантаження визначається типом і числом використовуваних мікросхем і являється сумою струмів споживання всіх мікросхем. В якості джерела живлення спроектованих приладів можна використати конструкцію, що складається з силового трансформатора, випрямляча і стабілізатора напруги.
Структурна схема джерела живлення
Вибір стабілізатора напруги
Розраховуємо вихідний струм стабілізатора.
,
де
.
-
вихідний струм трансформатора.
-
струм операційного підсилювача. Він
вибирається з довідника і становить
-
струм подільника.
Коефіцієнт
запасу приймається в межах
.
Приймаємо
значення
.
Вихідна напруга стабілізатора, необхідна для живлення схеми повинна дорівнювати 12 В.
Умовами вибору стабілізатора напруги буде вихідна напруга стабілізатора, та розрахований вище струм стабілізатора. Згідно з цими умовами вибираємо стабілізатор напруги К142ЕН8А.
Його параметри:
Вихідна напруга: 12В
Вихідний струм: 1,5 А
Мінімальна вхідна напруга: 15 В
Розрахунок схеми випрямляча.
Вихідними даними для цього розрахунку будуть дійсні випрямленої напруги та стуму навантаження, а також напруга і частота мережі живлення.
Дійсне
значення випрямленої напруги становитиме
Напруга
і частота мережі живлення
Розраховуємо дійсне значення струму навантаження. Воно включає в себе вихідний струм стабілізатора напруги та струм операційного підсилювача.
,
де
-
коефіцієнт запасу (приймаємо
=1,3);
-
вихідний струм стабілізатора напруги;
-
струм споживання стабілізатора. Він
вибирається з довідника і становить
)
= 1,97 А.
Мостова схема випрямляча з C- фільтром.
В цій
схемі у ролі навантаження
служать наступні елементи.
Для
активно-ємнісного навантаження випрямляча
відношення між випрямленою напругою
і дійсним значенням напруги вторинної
обмотки трансформатора
має вигляд:
Звідси необхідне значення визначимо як
Габаритна потужність трансформатора:
,
де
-
дійсне значення вихідного струму.
Для
вибору діодів визначаємо зворотну
напругу
Середній струм, що протікає через діод:
З
довідника вибираємо діоди типу
КД243А
з
параметри
яких перевищують розраховані значення
та
.
Розраховуємо значення ємності С-фільтра.
Вибираємо
стандартне значення ємності
Розрахунок трансформатора.
Вихідними величинами для розрахунку трансформатора є напруга і частота мережі живлення, напруга і струм вторинної обмотки.
При
розрахунку геометричних розмірів
звернемося до рисунку, зображеного
нижче, на якому вказані головні розміри
трансформатора. Використовуються в
наступних розрахунках площа вікна
сердечника
і
січення сердечника
Вид
магнітопроводу сердечника трансформатора.
Визначаємо габаритні розміри трансформатора.
Де
-
січення сердечника без врахування
,
;
-
площа вікна сердечника,
;
-
габаритна потужність трансформатора;
=1,0
Тл (приймаємо значення 1,2 Тл);
-
середня щільність струму,
(приймаємо значення
f-
частота живлення мережі;
-
коефіцієнт заповнення вікна міддю (для
дроту ПЭЛ
);
-
коефіцієнт
заповнення січення сердечника сталлю;
(приймаємо значення
);
-
ККД трансформатора (
;
Підставивши, отримаємо:
В
залежності від величини
визначаємо розміри трансформатора. З
довідника вибираємо тип пластин
магнітопроводу Ш-18б з шириною стержня
і
площею вікна
Січення сердечника магнітопроводу
визначимо по відомим значенням
і
Необхідна товщина пакету пластин:
Відношення
Його необхідно вибирати в межах
1
.
Якщо відношення
вийде за межі, то необхідно інший тип
пластин.
Число витків визначаємо з формули ЕРС, індукованій в обмотці:
де
.
Звідси число витків трансформатора:
де
являє собою величину ЕРС, індукована в
одному витку.
Визначаємо
число витків
і
товщину дроту d
первинної
і вторинної обмоток трансформатора. У
відповідності з вище наведеною формулою,
приймаючи значення
=1
Тл і
при
отримаємо
розрахункові формули для визначення
кількості витків обмоток трансформатора:
Коефіцієнт трансформації трансформатора.
Знаючи величину струмів I, що протікають в обмотках трансформатора, і щільність струмів , визначаємо січення дротів обмоток трансформатора:
=
0,394
А= 394
мА.
Діаметр дротів обмоток визначимо в залежності від протікаючого через них струму I і допустимої щільності струму .
Струм
первинної обмотки
зв’язаний
зі струмом
коефіцієнтом трансформації
.
Підставляючи відповідні значення струмів, отримаємо:
