Выбор элементной базы, разработка принципиальной схемы, её описание и расчёт элементов
⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2 Как было уже сказано, за основу своего проекта я взял компенсационный стабилизатор непрерывного действия последовательного типа на биполярных транзисторах (рис.5). Рис.5 Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа на транзисторах
Роль регулирующего элемента в этой схеме играет транзистор VT1.При увеличении Uвх выходное напряжение возрастает по абсолютному значению, создавая отрицательный сигнал рассогласования напряжения Uбэ2 на входе усилителя постоянного тока, выполненного на транзисторе VT2. Ток коллектора транзистора VT2 возрастает, а потенциал коллектора VT2 становится более положительным относительно потенциала земли. Напряжение база — эмиттер транзистора VT1 уменьшается, что приводит к возрастанию внутреннего сопротивления транзистора VT1 и падения напряжения на нём. Выходное напряжение при этом уменьшается, стремясь к прежнему значению. Для повышения коэффициента стабилизации схемы резистор Rк определяющий базовый ток регулирующего транзистора VT1 подключается к стабильному источнику напряжения – E0. Если E0 не стабилен, то его колебания передаются через резистор Rк на базу регулирующего транзистора VT1и ухудшают коэффициент стабилизации схемы в раз. Увеличение Rк снижает величину А, но может привести к нарушению условия нормальной работы стабилизатора: s w:val="28"/></w:rPr><m:t>Р±1</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> (1)
Это условие вытекает из очевидного равенства: Согласно равенству (1), увеличение тока базы транзистора VT1 на величину вызывает уменьшение на такую же величину тока коллектора транзистора VT2. Так как ток базы связан с током нагрузки соотношением, , то при увеличении сопротивления Rк ток может оказаться больше, чем ток , что нарушает условие (1). Плавная регулировка выходного напряжения производится с помощью делителя напряжения R1 и R2. В этом случае выходное напряжение стабилизатора равно: (2) Ток через делитель Iдел выбирают обычно на порядок больше, чем ток базы транзистора VT2 Дальнейшее увеличение тока делителя за счет снижения сопротивлений и нецелесообразно, так как приводит к существенному уменьшению КПД схемы.
Так как техническое задание не предусматривает определенного тока нагрузки, то пусть максимальный ток нагрузки будет равен 2А. Согласно схеме (рис.5) находим наименьшее напряжение на входе стабилизатора: , где — минимальное напряжение на регулирующем транзисторе VT1 (так как VT1 кремневый, то будет в пределе 3..5 В), — максимальное напряжение на нагрузке. Задание не предусматривает на сколько изменяется напряжение на входе стабилизатора, возьмём . Учитывая нестабильность входного напряжения на входе стабилизатора, находим среднее и максимальное напряжение на входе стабилизатора: Определим максимальное значение напряжения эмиттер-коллектор на регулирующем транзисторе VT1: Определим мощность, которая рассеивается на коллекторе транзистора VT1: По полученным значениям , , выбираем тип регулирующего транзистора и выписываем его параметры (таблица 1). Марка транзистора ГТ705Г, тип транзистора NPN.
Таблица 1
Находим ток базы транзистора VT1: Для создания опорного напряжения выбираем стабилитрон VD из условия: Так как , то пусть По полученным данным выбираем тип стабилитрона и выписываем его основные параметры (таблица 2).
Таблица 2 Вычисляем сопротивление резистора RБ, возьмём средний ток стабилитрона (Ivd=IR4): Определим мощность рассеивания на резисторе Rб: В соответствии с расчётами выбираем резистор МЛТ-0,125 50 Ом
Определяем начальные данные для выбора транзистора VT2. Рассчитываем напряжение коллектор-эмиттер транзистора: Зададим ток Iк2 меньший, чем средний ток стабилитрона Iк2=0,025 А Мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора VT2: Вт По полученным значениям , , выбираем тип транзистора и выписываем его параметры (таблица 3). Марка транзистора ГТ112А, тип транзистора NPN.
Таблица 3 Рассчитываем ток базы транзистора VT2:
Зададим источник E0= +5 В. Вычисляем сопротивление резистора Rк: Вычислим мощность, которая рассеивается на резисторе : Вт В соответствии с расчётами выбираем резистор МЛТ-0,5 77Ом
Максимальный ток последовательно соединённых резисторов будет равен: Суммарное сопротивление делителя равно: Ом Подберём резистор R1, для этого используем выражение (2) и начальные данные. Пусть R1=202 Ом. Выбираем резистор R1 типа МЛТ-0,125 202 Ом . Тогда R11=Rдел-R1=222-202=20 Ом. Выбираем резистор R11 типа МЛТ-0,125 20 Ом . Дальнейшие расчёты будет проводить по формуле 2: (2) → Uст=5 В R11=20 Ом Uст=4,5 В → → Выбираем резистор R10 типа МЛТ-0,125 22.4 Ом . Uст=4 В Ом Выбираем резистор R9 типа МЛТ-0,125 25.6 Ом . Uст=3.5 В Ом Выбираем резистор R8 типа МЛТ-0,125 29.8 Ом . Uст=3 В Ом Выбираем резистор R7 типа МЛТ-0,125 35.6 Ом . Uст=2.5 В Ом Выбираем резистор R6 типа МЛТ-0,125 44.4 Ом . Uст=2 В Ом Выбираем резистор R5 типа МЛТ-0,125 58.6 Ом . Uст=1.5 В Ом Выбираем резистор R4 типа МЛТ-0,125 86.6 Ом .
Uст=1 В Ом Выбираем резистор R3 типа МЛТ-0,125 166.4 Ом . Uст=0.5 В Ом Выбираем резистор R2 типа МЛТ-0,125 1820 Ом .
Для переключения сигнала между резисторами я для своего проекта выбрал электронный коммутатор КР591КН1 (рис.6). Назначение выводов указано в таблице 4. Технические характеристики коммутатора КР591КН1 указаны в таблице 5. Рис.6 электронный коммутатор КР591КН1
Таблица 4
Таблица5 Данный электронный коммутатор будет управляться с помощью микроконтроллера. С выходов микроконтроллера будет подаваться сигнал из 0 и 1 на адресные входы A,B,C и D и тем самым определяя режим работы коммутатора. Для данного проекта я выбрал микроконтроллер ATtiny15L фирмы Atmel (Рис.7) Рис.7
AVR— это новое семейство 8-разрядных RISC-микроконтроллеров фирмы Atmel. Эти микроконтроллеры позволяют решать множество задач встроенных систем. Они отличаются от других распространенных в настоящее время микроконтроллеров большей скоростью работы, большей универсальностью. Быстродействие данных микроконтроллеров позволяет в ряде случаев применять их в устройствах, для реализации которых ранее можно было применять только 16-разрядные микроконтроллеры, что позволяет ощутимо удешевить готовую систему. микроконтроллеры tiny AVR— миниатюрные недорогие микроконтроллеры в 8-выводном исполнении. Они имеют электрически стираемую FLASH-память программ, а также разнообразные периферийные устройства. Состав этих устройств меняется от модели к модели, более того, одно и то же устройство в разных моделях использует различные ресурсы микроконтроллера (в частности, различные выводы). В то же время некоторые периферийные устройства присутствуют во всех микроконтроллерах семейства: сторожевой таймер, аналоговый компаратор, 8-разрядный таймер/счетчик реального времени и, естественно, порты ввода/вывода.
Отличительные особенности микроконтроллера ATtiny15L: • ЕЕРRОМ-память данных объемом 64 байт; • 6-разрядный порт ввода/вывода; • возможность работы только от встроенного тактового RC-генератора; • два 8-разрядных таймера/счетчика; • 4-канальный АЦП.
Основные параметры микроконтроллера ATtiny15L приведены в таблице 6.
Таблица 6. В работе микроконтроллер будет подключаться к источнику питания— +5 В; тип корпуса DIP-8. Описание выводов микроконтроллера ATtiny15L приведено в таблице 7.
Таблица 7 Рассчитав и проанализировав, мной предложена следующая принципиальная схема программируемого компенсационного стабилизатора (рис.8). Рис.8
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|