Разработка трансформатора сетевого минимальной массы и стоимости, предназначенного для питания бытовой радиоаппаратуры, страница 5

3.  Техническое проектирование.

3.1.Разработка структурной схемы блока питания.

Большинство схем источников питания БРЭА собраны по наиболее распространённой схеме, которая включает в себя трансформатор, выпрямитель, фильтр и стабилизатор напряжения (рис. 1.) [5, с. 80.].

 


Рис. 1. Структурная схема источника питания.

      Схема отличается простотой и надёжностью и наиболее подходит для проекта.

    Расчётное напряжение сети U = 220 В. поступает на первичную обмотку разрабатываемого трансформатора. Со вторичной обмотки уже снимается пониженное переменное напряжение с частотой fСЕТИ = 50 Гц., и поступает на выпрямитель, который преобразует его в выпрямленное, но ещё пульсирующее с частотой 100 Гц. (для двуполупериодной схемы выпрямления). Фильтр сглаживает пульсации выпрямленного напряжения до необходимой величины, а стабилизатор поддерживает выходное напряжение 3 В. при изменении напряжения сети в пределах 198–242 В. (по техническому заданию).

3.1.1.  Выбор схемы выпрямителя.

Для проектируемого устройства наиболее, подходят выпрямители, собранные по следующим схемам:

–  однополупериодная;

–  двуполупериодная схема с выводом средней точки;

–  мостовая однофазная схема.

КНФУ671.287.001П3

Лист

10

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Однополупериодная схема выпрямителя используется обычно в трёх случаях, когда допускается высокий коэффициент пульсаций, и поэтому не подходит для наших целей. Двуполупериодная схема с выводом средней точки используется при РВЫХ до 500 Вт, но требует усложнение конструкции трансформатора из–за вывода средней точки вторичной обмотки, то есть расход провода для вторичной обмотки увеличивается вдвое [3, с. 41.].

Больше всего нашим требованиям отвечает мостовая однофазная схема, которая имеет fПульс.= 100 Гц., применяется до мощности 300Вт и более. Требуемый расход провода для вторичной обмотки трансформатора в два раза меньше, чем при использовании двуполупериодной схемы с выводом средней точки. Поэтому выбираем мостовую однофазную схему выпрямителя (рис. 2.).

        Рис. 2.  Мостовая однофазная схема выпрямителя.

3.1.2. Выбор схемы фильтра.

       Сглаживающие фильтры применяются для снижения пульсаций выпрямленного напряжения.

       Различают несколько типов фильтров:

 –  индуктивный;

–  индуктивно ёмкостной (Г–образный);

–  RC фильтр;

–  ёмкостной.

КНФУ671.287.001П3

Лист

11

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Из всех перечисленных выбираем ёмкостной, так как он состоит из одного конденсатора, подключенного параллельно нагрузке [5, с. 84.]. Он имеет малые габариты, большой коэффициент сглаживания, коэффициент передачи равен одному.

       Индуктивный и индуктивно–ёмкостной при расчёте на f= 100Гц. будут иметь большие габариты и стоимость поэтому не подходят.

    RC фильтр имеет малый коэффициент передачи так как на резисторе получается большая потеря мощности постоянного тока [3, с. 53.] и поэтому тоже не подходит.

3.1.3.  Выбор схемы стабилизатора.

       Современная элементная база позволяет выбрать стабилизатор в интегральном исполнении, с высокими параметрами, низкой стоимостью, и малыми габаритами.

       Согласно техническому заданию UВЫХ = 3В. и IВЫХ= 0,2А. выбираем интегральную микросхему КР142ЕН12А. Микросхема представляет собой мощный интегральный стабилизатор напряжения с регулируемым UВЫХ., (положительной полярности) от 1,2 до 37В. и IН до 1А.Устойчив к импульсным перегрузкам по мощности, имеет защиту от перегрузок по току [7, с. 475.].

       Электрические параметры микросхемы КР142 ЕН12А:

Минимальное UВЫХ при UВХ = 5В., IН = 5мА…………………………….1,2В.

Минимальное падение напряжения при UВЫХ = 15В. и UВХ = 18,5В….≤3,5В.

Температура окружающей среды……………………………………-10 ÷ +70°С

    Предельно допустимые режимы эксплуатации:

Входное напряжение…………………………………………………....5…45В.

Выходное напряжение………………………………………………...1,2…37В.

Выходной ток……………………………………………………...…0,005…1,5А.

Рассеиваемая Р при t = -10…+40°С……………………………………≤1Вт*.

Температура окружающей среды…………………………………...-60 ÷ +85°С

*При использовании радиатора Ррас …………………………………...≤10Вт.

КНФУ671.287.001П3

Лист

12

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата