5 Расчет и обоснование элементов схемы

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ

5.1 Расчет и обоснование блока питания

Так как питание будет осуществляться от сети переменного тока, а для работы всего устройства необходимо напряжение плюс, минус 9В и для питания схемы АЦП плюс 5В, то необходимо обеспечить устройство источником питания напряжения плюс, минус 9В и понижение напряжения с плюс 9В до плюс 5В.

В качестве источника питания выберем трансформаторный источник с мостовыми двухполупериодными выпрямителями. Принципиальная схема блока питания представлена на рисунке 5.1.[15]

Рисунок 5.1 – Принципиальная схема блока питания

Выходное напряжение источников может подстраиваться резистором R5. Коэффициент нестабильности по напряжению не хуже 0,5 процентов. Выпрямитель собран на однополупериодной мостовой схеме на диодных сборках КД102Б. Два стабилизатора выполнены на микросхемах DA1, DA2 (LM317, MC33063AD).

Все микросхемы должны быть установлены на радиаторы. Эффективная площадь охлаждения каждого из которых должна составлять 30см². Выберем сопротивления резисторов.[15]

Для правильной работы ИС сумма сопротивлений резисторов R1 и R3 должна иметь такое значение, которое бы обеспечивало ток примерно 8 мА (0,008 А) при необходимом выходном стабилизированном напряжении. Разделим величину необходимого выходного напряжения Vo на 0,008, чтобы получить суммарный номинал резисторов R4, R5 и R6. Этот номинал не очень критичен и обеспечит (при приведенном расчете) максимальное значение сопротивлений резисторов.

R4 + R5 + R6 = 9/0.008 (5.1)

R4 + R5 + R6 = 1125Ом (5.2)

Значение сопротивления потенциометра (R5) зависит от желаемого диапазона выходных напряжений стабилизатора. Чаще всего, сопротивление потенциометра составляет 10% от суммы сопротивлений резисторов R4 и R6. Выходное напряжение стабилизатора (Vo) есть функция от соотношения сопротивлений резисторов R4 и R6. Переменный резистор R5 используется для установки желаемого выходного напряжения стабилизации. Чтобы рассчитать примерные значения сопротивлений резисторов R4 и R6, воспользуемся формулой: Vo = 1.25 (1 + R4/R6).[15]

Стандартные значения ряда сопротивлений резисторов можно использовать в стабилизаторе с фиксированным выходным напряжением или с переключением напряжения ступенями. Следует пользоваться номиналами резисторов, ближайшими к расчетным. С помощью R5 производится точная установка выходного напряжения (точного соотношения сопротивлений) стабилизатора. При большом диапазоне установки выходного напряжения, соответственно, увеличивается сопротивление потенциометра и уменьшаются на эту же величину сопротивления постоянных резисторов.

Диод VD1 и конденсатор С2 могут отсутствовать. Диод защищает микросхему от обратных напряжений, которые могут возникать в некоторых электронных схемах. Конденсатор С2 немного замедляет реакцию микросхемы на изменения напряжения, но и уменьшает возможность наводок, при расположении стабилизатора в местах с сильными электромагнитными полями. Для упрощения схемы, резистор R5 может быть изъят, при этом, резистор R4 соединяется непосредственно с R6, а точка их соединения подключается к управляющему электроду LM-317. Постоянные резисторы стандартных номиналов, однако, ограничивают возможности ИС.

Номиналы элементов выберем следующие: С1=0,1мкФ, С2=220пФ, С3=2,2мкФ, С4=680пФ, С5=1мкФ; R1=0,25Ом, R2=3кОм, R3=3кОм,

R4=1кОм, R5=300Ом, R6=130Ом.

Интегральный регулируемый стабилизатор LM317 подходит для проектирования несложных регулируемых источников и блоков питания, для

электронной аппаратуры, с различными выходными характеристиками, как с  регулируемым выходным напряжением, так и с заданным напряжением и током нагрузки.[16] 

На рисунке 5.2 представлен внешний вид микросхемы LM317.[16]

Рисунок 5.2 - Внешний вид микросхемы LM317

Назначение выводов:

1 – Вход;

2 – Выход;

3 – Вывод управления.