Электротехника \ Электроника

Синтез электронной системы управления, страница 7

|В|= f _гp/f _p =2

3. Расчет цепи коллектора.

Находим коэффициент использования напряжения коллектора

=0,79.

Амплитуда напряжения коллектора:

U_mк=x_к_гр|Е_к|= 0,79 15 = 9,46 В.

Пиковое значение напряжения коллектор-эмиттер:

U_кэm= E_к+U_кm= 15+9,46 = 24,46 В.

Амплитуда 1-й гармоники коллекторного тока:

= 2 12/9,46=2,54 А.

Амплитуда импульса коллекторного тока:

А.

Постоянная составляющая тока коллектора:

I_к0=α₀ I_к_m=0,318 5,07=1,61 А.

Мощность, потребляемая по цепи коллектора:

P₀=I_к0 Е_к=1,61 15 = 19,35 Вт.

Мощность, рассеиваемая коллектором:

P_к’= P₀- P₁=19,35 - 12 =7,35 Вт.

Коэффициент полезного действия:

=12/ 19,35 100%= 62%.

Сопротивление нагруженной цепи коллектора, необходимое для реализации рассчитанного режима работы:

Ом

4. Расчет цепи базы.

Коэффициент усиления транзистора по мощности:

Мощность входного сигнала:

= 12/12,85 = 0,93 Вт.

Первая гармоника тока базы:

А.

Амплитуда входного ВЧ напряжения база-эмиттер:

Напряжение смещения:

В.

Входное сопротивление по 1-й гармонике сигнала:

Ом.

При расчете входного делителя используются соотношения:

R₁=R_истЕ_п/U_б=15 кОм

R₂=R₁U_б/(Е_п-U_б) ≈ 200 Ом

3. РАСЧЕТ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

При построении схемы электронного блока управления необходимо предусмотреть следующие источники питающих напряжений:

1. +5 В для питания ТТЛ логики (на микросхеме КР142ЕН5А).

2. ±15 В для питания ОУ и компараторов СА3 (на микросхеме КР142ЕН6Б)

3. Источник (+15В) для питания нормирующих усилителей (на микросхеме КР142ЕН8В).

Типовые схемы включения интегральных стабилизаторов на базе ИМС типа ЕН описаны в [3].

Источник питания предназначен для преобразования переменного тока в постоянный и в общем случае состоит из трех основных узлов: трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра. В случае необходимости добавляется стабилизатор напряжения (рис.3.1). Рассмотрим пример разработки схемы источника питания шагового двигателя.

В общем случае силовой трансформатор имеет одну первичную и несколько вторичных обмоток. Количество вторичных обмоток определяется количеством выпрямленных напряжений. Из анализа схемы питания ОУ следует, что выпрямленных напряжений должно быть два (+15В, -15В), следовательно, силовой трансформатор должен иметь две вторичные обмотки.

Рис. 3.1 – Структурная схема источника питания

В однофазной сети переменного тока применимы три основных схемы выпрямления: однополупериодная, двухполупериодная и однофазная мостовая.

Однополупериодная схема выпрямления хотя и наиболее простая не может быть применима в проектируемом блоке питания из-за больших пульсаций напряжения и плохого использования сетевого трансформатора. Из двухполупериодных схем для источников питания транзисторных цепей и ИМС лучше применить мостовую схему, имеющую при равных условиях трансформатор меньших габаритов. Единственный недостаток схемы – большое число вентилей, всегда компенсируется ее достоинствами, в том числе такими, как отсутствие необходимости в выводе средней точки вторичной обмотки и уменьшенное в два раза обратное напряжение, приходящееся на один диод.

При обосновании типа сглаживающего фильтра следует исходить из следующих соображений.

Основным параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания q, равный отношению коэффициента пульсации на входе фильтра К_{п вх} к коэффициенту пульсации на выходе фильтра К_{п вых}. В выпрямительных устройствах средней и малой мощности, питающихся от однофазной сети переменного тока применяются следующие типы сглаживающих фильтров:

фильтры из одной емкости или индуктивности;

фильтры из двух элементов (Г-образные) индуктивно-емкостные (LC) и активно-емкостные (RC);

фильтры П-образные (СLC, CRC) и многозвенные (LC, RC);

резонансные фильтры электронные фильтры на транзисторах и операционных усилителях.

Определим состав и параметры схемы для получения следующих значений напряжения и тока в нагрузке: U_{ВЫХ НОМ}=15В; I_Н=5А.

Активная выходная мощность трансформатора: