Расчет импульсного инвертирующего стабилизатора

= www.kai5.ru = 
 

КАИ

5-й  факультет: 

- Дипломы

- Курсовые проекты

- Курсовые работы

- Рефераты

- Тесты

- Справочная литература 
 

Свои  работы присылайте на e-mail: info@kai5.ru 
 
 

Удачной сессии! 

 
 

Принимаются заявки на размещение рекламы.

Пишите: admin@kai5.ru

icq # 330-803-890

 
 

= www.kai5.ru =

 

 

Казанский Государственный технический университет  им. А.Н. Туполева

 
 
 
 
 
 

Расчетно-графическая  работа

По  предмету вторичные  источники                   электрического  питания   

                                 на тему:

 

Импульсный  инвертирующий стабилизатор

 
 
 

                                          Выполнил:

                                                студент  гр.

 
 

                                                                                              Проверил:     Петровский В.В.

 
 
 
 

                                                          Казань 2004

 
 

Содержание:

 

1. Анализ  задания……………………………………………………………………………..3
2. Режим прерывистых токов дросселя……………………………………………………...6
3. Расчет………………………………………………………………………………………..7
4. ИСН на ИМС………………………………………………………………………………..9
5. Список  литературы………………………………………………………………………...10

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                

 
 
 
 

Анализ  задания.

    В данной РГР следует осуществить  расчет импульсного инвертирующего стабилизатора выполненного на ИМС  142ЕП1 .  Необходимо произвести расчет силовой части схемы. Представленной на рис1 .

 

Рис. 1. Структурная схема импульсного параллельного стабилизатора  
инвертирующего типа

 

      Импульсный параллельный  инвертирующий стабилизатор, здесь параллельно нагрузке R_н включен дроссель L, а регулирующий элемент РЭ включен последовательно с нагрузкой. Блокирующий диод отделяет конденсатор фильтра C и нагрузку R_н от регулирующего элемента. Стабилизатор обладает свойством изменения (инвертирования) полярности выходного стабильного напряжения U_н относительно полярности входного напряжения питания. Значение выходного напряжения такого стабилизатора в зависимости от относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора может быть как больше, так и меньше напряжения U_п

 

    Схема управления (СУ) позволяет получить заданную стабильность напряжения U_н на нагрузке. Вход СУ во всех трех типах ИСН подсоединяется к нагрузке для формирования сигнала рассогласования в цепи обратной связи, а ее выход - к выводам эмиттер-база регулирующего транзистора для управления его включением и выключением. Стабилизация выходного напряжения ИСН при изменениях напряжения питания или тока нагрузки осуществляется изменением скважности импульсов напряжения на входе сглаживающего фильтра, уменьшающего до заданного уровня пульсацию напряжения на нагрузке.

    Временные диаграммы токов и напряжений для стабилизатора полярно инвертирующего (инвертирующего) типа (рис. 1.) приведены на рис. 2.

    На  интервале времени 0¸t₁ транзистор закрыт, уменьшающийся ток дросселя через открытый диод протекает в конденсатор и нагрузку. При этом напряжение на транзисторе u_КЭ = (U_п + U_н - U_пр), а на дросселе u_L = (U_н - U_пр).

В момент поступления отпирающего напряжения u_п. у на базу транзистора он начинает открываться. Инерционность диода на интервале t₁¸t₂ приводит к разряду конденсатора через открывающийся транзистор на источник питания U_п и всплеску коллекторного тока I_К m. Уменьшить I_К m можно тем же способом, что и в ИСН понижающего или повышающего типов, т.е. уменьшением скорости нарастания базового и коллекторного токов регулирующего транзистора. После окончания процессов рассасывания в диоде (момент времени t₂) конденсатор С_н оказывается

 
 
 
 
 

подключенным только к нагрузке R_н. В течение времени t₂¸t₃ через конденсатор протекает ток разряда, равный току нагрузки I_н, напряжение на транзисторе равно U_КЭ нас, ток дросселя, который

Рис. 2. Диаграммы  изменений напряжений и токов  в стабилизаторе  
инвертирующего типа в режимах непрерывных (а) и прерывистых (б)  
токов дросселя

 

    через насыщенный транзистор подключен к источнику питания U_п, возрастает от I_L min до I_L max и напряжения на дросселе и диоде u_L = U_п + U_н - U_{КЭ нас}.

    После окончания импульса u_п. у регулирующий транзистор через время рассасывания t_рас 6акрывается, ток дросселя начинает уменьшаться от I_{L max} до I_{L min}.

    Статическая регулировочная характеристика стабилизатора инвертирующего типа  представляет собой семейство кривых, построенных по формуле

                                                                                

  U_н / U_п = -g (1 - s) (1 - g) / [s + (1 - s) (1 - g)²],

где s = (r_L + r_дин) /R_н; r_L, r_дин, R_н - сопротивления диода (динамическое), дросселя и нагрузки соответственно. Одна кривая устремляется в бесконечность при s = 0 и g ® 1, а другие при s > 0 имеют экстремум, зависящий от s (рис. 3.). Все кривые начинаются от нуля, а выходное напряжение ИСН имеет противоположную полярность по отношению к напряжению питания.

                                                             

                                                                    

Рис. 3. Регулировочные характеристики  
стабилизатора инвертирующего типа

 

    Поскольку семейство кривых на рис. 3. почти симметрично семейству кривых ИСН повышающего типа, то недостатки ИСН повышающего типа относятся и к инвертирующему ИСН:

    - для получения большой кратности выходного напряжения необходимо иметь малое значение s = (r_L + r_дин) /R_н;

    - нелинейность характеристик требует принятия дополнительных мер по обеспечению устойчивой работы стабилизатора (при высоких коэффициентах стабилизации);

    - при малых значениях s (например, в маломощных стабилизаторах) и большой кратности выходного напряжения необходимо принимать меры по защите от превышения напряжения (например, при сбросе нагрузки).

    При автотрансформаторном включении дросселя значение и форма напряжений и токов изменится:

    - амплитуда коллекторного тока I_K m в момент открывания транзистора уменьшится из-за наличия дополнительной индуктивности в цепи разряда конденсатора С_н;

    - ток i_L, протекающий через полуобмотку дросселя, будет в моменты коммутации транзистора скачкообразно изменяться;

    - напряжение на закрытом транзисторе u_КЭ = (U_п + U_н - U_пр) /n  в зависимости от значения n оно больше (n < 1) или меньше (n > 1) того же напряжения u_КЭ для схемы на рис. 1;

    - обратное напряжение на диоде u_д = U_н + (U_п - U_КЭ нас) /n  также в зависимости от n оно больше (n > 1) или меньше (n < 1) обратного напряжения диода для схемы рис. 1;

    - регулировочные характеристики смещаются влево n > 1 и вправо при n < 1  (пунктирные линии на рис. 3.).

                                                                                

  Режим прерывистых  токов дросселя

    Особенность работы схем на рис. 1. в режиме прерывистых токов состоит в следующем (рис. 2., б). На интервале времени 0¸t₁ транзистор закрыт, ток дросселя и диода равен нулю, вследствие чего напряжения на транзисторе, диоде и дросселе соответственно равны u_КЭ = U_п,  u_д = U_н, u_L = 0.

    В момент t₁ поступления импульса u_п. у регулирующий транзистор открывается и его коллекторный ток сравнительно медленно возрастает без выбросов I_K m, так как ток через диод к моменту времени t₁ был равен нулю. По окончании импульса u_п. у транзистор через время t_рас закрывается, и ток дросселя начинает спадать до нуля в течение времени t₂¸t₃. На интервале t₁¸t₃, значения напряжений u_КЭ, u_д, u_L такие же, как и в режиме непрерывных токов дросселя (рис. 2, а). С момента времени t₃ весь процесс повторяется.

    Применение  режима прерывистых токов в схемах ИСН инвертирующего типа с автотрансформаторным включением дросселя приведет к пропаданию выброса коллекторного тока I_K m, увеличению напряжения на диоде и уменьшению напряжения на транзисторе и дросселе в течение времени t₄¸t₅, при котором i_L = 0, до u_д = U_н, u_КЭ = U_п и u_L = 0. При этом на форме напряжений диода и транзистора появляются "вырезы".

    Недостатками режима прерывистых токов, как и для ИСН двух других типов, являются главным образом повышенная пульсация напряжения на нагрузке из-за увеличения времени разряда конденсатора в нагрузку на интервале t₄¸t₅ и некоторое увеличение внутреннего сопротивления.