Задача №1: Выполнить расчет элементов стабилизированного источника напряжения с однополупериодной схемой выпрямления.

Таблица 1 – Исходные данные для расчёта.

Выходное напряжение Uвых, В Ток нагрузки Iн, мА Амплитуда пульсаций выходного напряжения ΔUвых, мВ
6,8 100 30

Рис. 1 - Стабилизированный источник напряжения с однополупериодной схемой выпрямления.

Расчёт.

Выберем стабилитрон КС468А из условия Uст =Uвых и Iст max>Iн.

Таблица 2 – Параметры стабилитрона КС468А.

Uст, В Iст min, мА Iст max, мА rст, Ом αUст,%/oC
6,8 3 142 5 0,065

Зададимся коэффициентом стабилизации из диапазона значений Кст=30…60. Поскольку Iн >80 мА, то выбираем Кст=30.

Рассчитаем амплитуду пульсаций на входе стабилизатора ΔUвх ст, воспользовавшись выражением (1).

К_СТ=ΔUвх/ΔUвых (1)

ΔUвх ст=К_СТ∙ΔUвых (2)

ΔUвх ст=30∙30=0,9 В
Согласно (3) рассчитаем сопротивление гасящего резистора Rг.

〖 К〗_СТ=R_Г/r_ст (3)

〖 R〗_Г=К_СТ∙r_ст (4)

〖 R〗_Г=30∙5=150 Ом

Выбираем резистор RГ – C2-23-2-150 Ом±5%.

Выбираем рабочий ток стабилитрона Iст из условия:

I_(СТ min)≤I_СТ≤I_(СТ max)-I_н (5)

I_(СТ max)-I_н=142-100=42 мА

I_СТ=15 мА

Пользуясь (6) находим ток гасящего резистора IR.

〖 I〗_R=I_СТ+I_Н (6)

〖 I〗_R=15+100=115 мА

Рассчитываем сопротивление RН:

〖 R〗_Н=U_ВЫХ/I_Н (7)

〖 R〗_Н=6,8/0,1=68 Ом

Определяем необходимое постоянное напряжение на входе стабилитрона Uвх ст.

〖 U〗_(ВХ СТ)=I_R R_Г+U_ВЫХ (8)

〖 U〗_(ВХ СТ)=0,115∙150+6,8≈24 В

9. Пользуясь (9), рассчитываем температурный уход выходного напряжения стабилизатора 〖 ΔU〗_(ВЫХ Т)=〖ΔU〗_СТ при изменении температуры на ΔT=+50oC.

α_Uст=〖ΔU〗_СТ/(U_СТ ΔT)∙100% (9)
〖ΔU〗_СТ=(α_Uст U_СТ ΔT)/(100%) (10)

〖ΔU〗_СТ=(0,065∙6,8∙50)/(100%)=22 мВ

10. Результаты расчёта стабилизатора напряжения сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Тип стаби-литрона Uвх ст, В ΔUвх ст, мВ Uвых, В ΔUвых T, мВ ΔUвых, мВ Iст, мА IR, мА Kст, RН, Ом RГ, Ом
КС468А 24 0,9 6,8 22 30 15 115 30 68 150

11. Следующие параметры стабилизатора напряжения являются исход¬ными для расчета выпрямителя: Uвх выпр= Uвх ст, ΔUвх выпр= ΔUвх ст, Iн выпр m= IR.

12. Определяем необходимую амплитуду входного напряжения выпря¬мителя:
〖 U〗_(вх m)=U_(вх ст)+〖ΔU〗_(вх ст)+U_пр (11)
где Uпр – падение напряжения на прямосмещённом диоде выпрямителя (принимается Uпр=1 В).

〖 U〗_(вх m)=24+0,9+1=25,9 В

13. Рассчитаем ёмкость конденсатора на выходе выпрямителя C:

C=I_(н m)/(2ΔU_вых f) (12)

где f – частота входного напряжения (принимаем f=50 Гц).

C= 0,115/(2∙0,9∙50)=109 мкФ

Выбираем конденсатор С – К50-35-100 мкФ.

14. Определяем амплитуду обратного напряжения на диоде выпрямителя:

〖 U〗_( m обр)=〖2U〗_(вх m) (13)

〖 U〗_( m обр)=2∙25,9=51,8

15. C учётом соотношений Iн выпр m< Iпр max, Um обр < Uобр max выбираем выпрямительный диод КД226А.

16. Сводим результаты расчёта выпрямителя в таблицу 4.

Таблица 4

Тип диода С, мкФ Um обр, В Uвх m, В
КД226А 100 51,8 25,9