Составление принципиальной электрической схемы источника питания
По результатам расчетов и выбора типа элементов составляется принципиальная электрическая схема источника питания.
Схема должна быть выполнена на миллиметровой бумаге формата А3 или в графическом редакторе в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Условные графические обозначения элементов с необходимыми размерами приведены в приложении 5 и в [11]. Пример выполнения принципиальной электрической схемы источника питания с однополупериодным выпрямителем в третьем канале представлен на рис. 10.
Краткое пояснение назначения элементов схемы, расчёт и выбор которых не проводился.
На принципиальной электрической схеме должны быть предусмотрены дополнительные элементы, с помощью которых производится отключение сетевого напряжения (SA1) и защита от перегрузки и короткого замыкания по входу (FU1). Номинал предохранителя FU1 должен быть не менее чем в два раза больше тока первичной обмотки трансформатора I1, рассчитанного в разделе 5.
Индикация включения источника питания может быть выполнена как на неоновой лампочке HL1 с ограничительным резистором R1, так и на светодиоде HL2 c ограничительным резистором R2 и защитным диодом VD1. В расчётно-графической работе следует применить какой-либо один из двух индикаторов включения. Номинал ограничительного резистора R1 для неоновой лампочки может быть таким же, как рис. 10. Номинал ограничительного резистора R2 для светодиода следует пересчитать в соответствии с напряжением вторичной обмотки первого канала U21:
,
где Uпр.HL2 = 2 В – прямое напряжение светодиода;
Iпр.HL2 = 10 мА – прямой ток светодиода.
Конденсаторы С4 и С5 - блокировочные, предназначены для защиты стабилизаторов от паразитной генерации на высокой частоте.
Резистор R4 создает малый начальный ток нагрузки стабилизатора второго канала для исключения работы транзистора VT1 с обрывом в цепи эмиттера при случайном отключении нагрузки. Резистор R5 предназначен для разряда конденсатора С3 при выключении источника питания. Номиналы резисторов R4 и R5 должны быть пересчитаны таким образом, чтобы ток через R5 составил 1…2 мА, а через R4 (0,02…0,03) × Id2. Для схем с удвоением напряжения по рис. 8 номиналы резисторов R3, R4 (рис. 8, а) и R3…R6 (рис. 8, б) выбираются одинаковыми. Определить номинал этих резисторов можно из условия протекания тока 1…2 мА, например:
, [Ом].
Рис. 10. Принципиальная электрическая схема источника питания
Вопросы к защите расчетно-графической работы
1. Структурная схема источника питания с трансформатором на входе. Назначение элементов схемы.
2. Нарисуйте схему однополупериодного однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
3. Нарисуйте схему двухполупериодного однофазного выпрямителя с общим проводом с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
4. Нарисуйте схему мостового однофазного выпрямителя с активной нагрузкой и его временную диаграмму работы. Чему равно выходное напряжение такого выпрямителя? Как изменится выходное напряжение выпрямителя при подключении параллельно нагрузке конденсатора?
5. Работа выпрямителя на емкостный фильтр. Временная диаграмма работы. Внешняя характеристика.
6. Нарисуйте схему выпрямителя с удвоением напряжения. Объясните работу схемы.
7. Для чего в источниках питания применяется стабилизатор напряжения? Приведите схему стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.
8. Объясните порядок расчета стабилизатора на микросхеме.
9. Объясните порядок расчета стабилизатора на стабилитроне и транзисторе.
10. Для чего в источниках питания применяется сглаживающий фильтр? Что такое коэффициент сглаживания?
11. Как определить КПД источника питания?
12. Как выбрать тип диода для выпрямителя?
13. Как выбрать транзистор для стабилизатора?
Приложения
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица П1.1