Разработка маломощного стабилизированного источника питания (стр. 4 из 5)
Сопротивление резистора R3:
Полученное значение сопротивления резистора R3 приводим к стандартному ряду Е24
Общее сопротивление делителя:
Максимальный ток делителя определяется из выражения:
Сопротивление резистора R5 при условии протекания максимального тока делителя определяется как:
Полученное значение сопротивления резистора R5 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее меньшее значение:
Сопротивление резистора R4 определим из выражения:
Полученное значение R4 приводим к стандартному ряду Е24 и выбираем ближайшее большее значение:
Далее пересчитываем максимальный ток делителя с учетом значений сопротивлений резисторов R3, R4, R5, выбранных из стандартного ряда Е24:
Мощность, рассеиваемая каждым резистором делителя, определяется из выражения:
Из справочника [9, 11] выбираем стандартные резисторы исходя из условия
: 
.Выберем резистор из справочника
BC 5Вт 56Ом +-5% Е24
Выберем резистор из справочника
ПЭВР С5–36В 15Вт 160 Ом +-5% Е24
Выберем резистор из справочника
МЛТ 0,125 Вт 275 Ом +-5% Е24
Конденсатор С1 служит для улучшения динамических показателей стабилизатора. Значение его ёмкости можно определить по формуле:
где
- частота единичного усиления регулирующего транзистора VT1. Далее из справочника [9, 11] выбираем конденсатор С1 таким образом, чтобы 
Данным условиям соответствует конденсаторКМ-5 70В 47*10^-9Ф
Вычислим коэффициент деления резистивного делителя R3, R4, R5 – а:
Динамическое входное сопротивление rех3динопределяется по входной характеристике транзистора VT3 для схемы с ОЭ по формуле:
Коэффициент усиления по напряжению для транзистора VT3 определяется из выражения:
Коэффициент стабилизации, полученный в результате расчета и выбора элементов стабилизатора, определяется по формуле:
Пульсацию входного напряжения стабилизатора можно определить из выражения:
Условием выполнения проверки является:
3.5 Расчет внешней характеристики
Для расчета внешней характеристики блока питания можно использовать его упрощенную схему замещения, которая представлена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.5 – Схема замещения блока питания для расчета внешней характеристики
Динамические входные сопротивления rех1дин и rех2дин определяется по входным характеристикам транзисторов VT1 и VT2 для схемы с ОЭ по формуле:
Входное динамическое сопротивление первого и второго транзисторов соответственно:
где гвх1дини гвх2дин – динамические входные сопротивления, соответствующих транзисторов VT1 и VT2, Ом.
Уравнение для внешней характеристики имеет вид:
Для построения внешней характеристики достаточно двух точек
3.7 Расчёт К.П.Д. источника питания
Расчет коэффициента полезного действия необходимо производить для работы стабилизатора, когда
Номинальная мощность нагрузки:
Вычислим токи
и 
:
Мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе стабилизатора, определим из выражения:
Напряжение на регулирующем транзисторе VT1:
Мощность, рассеиваемую на регулирующем транзисторе стабилизатора, определим из выражения:
Мощность потерь выпрямителя:
Мощность, рассеиваемая на всех резисторах схемы:
Общие потери:
Определяем КПД:
3.8 Расчет охладителя
Результатом расчета охладителя будет площадь охладителя, которая обеспечит рассеяние тепловой энергии, выделяемой на регулирующем транзисторе.
Тепловое сопротивление переход-корпус регулирующего транзистора:
Возможную температуру перегрева прибора определяем из выражения:
Коэффициент теплоотдачи принимаем равным:
Тогда площадь охладителя равна:
Заключение
Схема с линейным стабилизатором напряжения характеризуется невысокими значениями КПД, порядка 50%, наличием низкочастотного трансформатора. В сравнении с другими схемами реализуется наиболее просто.
Схема с импульсным стабилизатором может обеспечить достаточно широкий диапазон регулирования выходного напряжения. Обеспечивает КПД порядка 90…100%. В данной схеме может отсутствовать трансформатор. Однако импульсный стабилизатор напряжения содержит достаточно сложную систему управления, с обратной связью, которая должна реализовывать алгоритм ШИМ. Эта схема является достаточно сложной для реализации.
Схема с управляемым выпрямителем также, как и схема с импульсным стабилизатором, может обеспечивать достаточно широкий диапазон регулирования. Однако эта схема также содержит достаточно сложную систему управления с обратной связью. В связи с тем, что регулирование происходит на низкой частоте (импульсно-фазовое управление), то возникают дополнительные сложности при выборе выходных фильтров. При равных коэффициентах пульсации напряжения на нагрузке фильтр этой схемы должен иметь значительно большие габариты.
Схема с защитой по току и импульсным стабилизатором еще больше усложняет решение поставленной задачи, т.к. ее реализация предусматривает объединение двух предыдущих схем (рис. 1.2, 1.3).
Из вышеизложенного следует, что схема с компенсационным (линейным) стабилизатором является наиболее простой в реализации и может с успехом использоваться для решения поставленной задачи.
Литература
1. Диоды: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев. – М: Радио и связь, 1990 – 336 с.
2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. – М.: Высш. школа, 1982.
3. Методические указания по оформлению курсовых проектов и работ / Сост.: Ю.Э. Паэранд, П.В. Охрименко – Алчевск: ДГМИ, 2002. – 50 с.