Разработка программируемого регулятора напряжения, страница 9

Требуется получить выходной сигнал с точностью 1%.

Вычислим погрешность  или 1%

На выходе цифрового блока имеем , из этого следует  .

Рассчитаем

Для ОУ имеем

Зададим сопротивления R₉=100 кОм и R₁₁=50 кОм ,а т.к. k=100 получаем  R₈=1 кОм и R₁₀=500 Ом.

3.2. Интегратор

На вход этого блока подается синусоидальное напряжение U₁=U_m*sin(w*t) снятое с одной из обмоток трансформатора и на выходе получаем косинусоидальное напряжение равное U_max=±10 В. Если бы интегратор был идеальным, то косинусоида была бы без смещения. В нашем случае косинус имеет смещение и изменение фазы происходит не на 90^O, как у идеального, а на Df.

R₂ введено для уменьшения влияния E_см.

Погрешность для интегратора можно рассчитать по формуле:

,  где  U_max=10 В – номинальное максимальное напряжение

U_E=0.01*U_max=0.1 В из справочника узнаем   Eсм=5*10^-3 В                                                                                                                                   (для ОУ 740УД4)

по известным данным можно записать 

Можно записать H(p) для неидеального ОУ (при вкл. R₂)

 где  ,  ,

Запишем формулу фазовой частоты f(w)

   

из полученных данных можно найти  из этого следует, что

Известно, что при выборе элементов мы руководствуемся

·  R₂ принимаем в диапазоне

·  C₃ принимаем как можно меньше (возьмем  равное 1 мкФ)

·  Так же выбирать ОУ с таким , что бы оно было как можно меньше

Т.к. C₃=1мкФ получаем R₂=90кОм, отсюда можем выразить

Из полученных данных можем задаться значением U_вх

, если  и , то

В итоге расчета получили такие значения:

3.3. Компаратор

Компаратор работает на запуск одновибратора. На входы компаратора подается напряжение с дифференциального усилителя и с интегратора. При  , при  . Пока напряжение с дифференциального усилителя меньше, чем напряжение с интегратора, на выходе компаратора высокое напряжение(+5В). Как только положение изменится, т.е. напряжение с дифференциального усилителя станет больше ,чем U с интегратора  компаратор переключится и на его выходе появится низкий уровень напряжения(-5В) . И так далее.

Скорость нарастания напряжения(из справочника)

— время задержки фронта и спада соответственно.

3.4. Одновибратор

Отрицательный фронт, созданный компаратором, будет являться пусковым импульсом для одновибратора, который в свою очередь создает импульс заданной длительности для отпирания тиристора. Напряжение на одновибраторе будет держаться постоянным до тех пор пока напряжение .

, где

b - коэффициент усиления по прямому входу,  Us=±10 В

Если b=1, то усилитель будет служить повторителем, но b -- ограничен входным напряжением ОУ в момент установки в исходное состояние.

Возьмем

Для определения R₄ и R₅ воспользуемся соотношением для тока конденсатора C₁

, где i_c — выходной ток компаратора (для 740УД4

R_з — сопротивление заряда, оно равно

получаем:

Определим напряжение на конденсаторе после переключения:

        

, где — необходимая длительность импульса для включения оптотиристора

Возьмем конденсатор  емкостью 0.01мкФ, тогда используя оптотиристор ТО, у которого , получаем

Для нахождения значения емкости конденсатора воспользуемся формулой одновибратора

— время задержки фронта. где — скорость нарастание выходного напряжения (для ОУ 740УД4)

3.5. Усилитель тока

Усилитель тока служит преобразователем тока управления выхода одновибратора до входного тока управления оптотиристором.

Для определения типа транзистора вычислим необходимый коэффициент усиления b.

Диоды выбираем (с параметром )

    - выходной ток одновибратора,  - заданный ток =220 мА

(для ОУ   не должен превышать 2 мА )

получаем          можно воспользоваться транзисторами марки

(с параметром )

, где Е=12В –питание оптотиристора

— необходимое отпирающее напряжение оптотиристора(для марки ТО =2.5В)