Практическое занятие № 1. Расчет электронных устройств на основе полупроводниковых диодов

 

Задача 1. Расчёт однофазного неуправляемого выпрямителя.

Разработать схему мостового выпрямителя на полупроводниковых диодах с индуктивно-емкостнымLC-фильтром для выпрямления однофазного синусоидального напряжения. Исходные данные к задаче (напряжение сети U₁, номинальное напряжение нагрузки U_d, номинальная мощность нагрузки P_d, допустимый коэффициент пульсацийК_н) приведены в таблице 1.1. Частота питающего напряжения f= (50 Гц – группа №1; 100 Гц – группа №2; 400 Гц – группа №3; 60 Гц –группа №4). Необходимо выбрать тип вентилей, трансформатора, рассчитать параметры фильтра. Описать принцип работы схемы, осуществить моделирование её работы в среде Multisim.

 

Таблица 1.1 – Исходные данные к задаче 1

 

Номер варианта	U1, В	Ud, В	Pd, Вт	Kн, %
				0, 1
				0, 2
				0, 3
				0, 4
				0, 5
				0, 6
				0, 4
				0, 8
				0, 9
				1, 0
				0, 8
				0, 3
				0, 2
				0, 4
				0, 5
				0, 1
				0, 1
				0, 9
				0, 2
				0, 4
				0, 3
				0, 7
				0, 1
				0, 3
				0, 4
				0, 5

 

Окончание таблицы 1.1

 

				0, 6
				0, 9
				0, 7
				0, 5
				0, 7

Пример решения задачи 1. Вариант 31

 

Схема однофазного мостового выпрямителя с LC-фильтром приведена на рисунке 1.1. Принцип ее работы описан в [4].

Рисунок 1.1 – Схема однофазного мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным LC-фильтром

 

Ток нагрузки равен:

А.

Сопротивление нагрузки

 

Ом.

Для однофазного мостового выпрямителя среднее значение прямого тока через вентиль (выпрямительный диод) определяется как

 

А.

 

Обратное максимальное напряжение на вентилеравно:

 

В.

 

Выбираем вентили (выпрямительные диоды) 1N4934 (приложение А или электронный «Справочник по полупроводниковым приборам» - файл «INQUIRY.EXE» или) c параметрами:

– максимальный прямой ток I_прmax=1A> I_а=0, 3A;

– максимально допустимое обратное напряжение U_обрmax=100В > U_{а обрmax}=78, 5В;

– максимальное напряжение в открытом состоянии U_прmax=1, 1В.

Для однофазного мостового выпрямителя действующее значение вторичного напряжения равно:

 

В.

 

Расчётная мощность трансформатора определяется как

 

В∙ А.

 

Выбираем трансформатор (электронный справочник – файл «Силовые трансформаторы.pdf») ТПП 271-127/220-50:

 

В∙ А > В∙ А.

 

При последовательном соединении вторичных обмоток А, Б, В, Г получаем U₂=9, 95+10+20+20=59, 95 В.

Тогда коэффициент трансформации

 

 

Коэффициент пульсации на выходе однофазного мостового выпрямителя К_п =0, 67.

Требуемый коэффициент пульсации К_н = 0, 007.

Коэффициент сглаживания фильтра равен:

 

Для LC–фильтра

 

Гн∙ Ф,

 

где m– число пульс выпрямленного напряжения за период.

Зададимся мкФ. Тогда

 

Гн.

 

Параметры фильтра мкФ, Гн удовлетворяют условиям эффективной работы:

 

; .

 

; .

 

Модель однофазного неуправляемого мостового выпрямителя с фильтром приведена на рисунке 1.2 (файл «Мостовой выпрямитель.ms11»).

Рисунок 1.2 – Модель мостового выпрямителя с индуктивно-емкостным фильтром

 

Результаты моделирования: U₂= 59, 921 В, I_d= 0, 606 А, U_d = 52, 04 В (задано U_d = 50 В), что соответствует заданию.Осциллограммы напряжений в контрольных точках приведены на рисунке 1.3.

Коэффициент пульсаций в нагрузке

 

,

 

что удовлетворяет заданиюК_н=0, 7% ≥ 0, 0069∙ 100 %.

 

Рисунок 1.3 –Осциллограммы напряжения вторичной обмотки трансформатора U₂, выпрямленного напряжения U_ди значение первой гармоники U_1m выпрямленного напряжения

Амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения U_1mнаходится с помощью анализатора спектра XSA1 на удвоенной частоте питающего напряжения f₁=2∙ f=2∙ 50=100 Гц (рисунок 1.3).

Задача 2. Расчёт параметрического стабилизатора напряжения.

Разработать схему, выполнить расчёт и выбор элементов параметрического стабилизатора напряжения для обеспечения заданного напряжения на нагрузке U_н. Исходные данные к задаче (сопротивление нагрузки R_Н, минимальное напряжение источника U_min, максимальное напряжение источника U_max) приведены в таблице 1.2 (R_Низ таблицы – группа №1; 0, 8∙ R_Н– группа №2; 1, 2∙ R_Н– группа №3; 1, 4∙ R_Н– группа №4). Необходимо определить величину балластного сопротивления R_б, описать принцип работы схемы, осуществить моделирование её работы в среде Multisim, проверить работоспособность схемы во всём диапазоне изменения входного напряжения, определить коэффициент стабилизации.

 

Таблица 1.2 – Исходные данные к задаче 2

 

Номер варианта	UН, В	RH, Ом	Umin, В	Umax, В
	6, 8

Пример решениязадачи 2. Вариант 31

 

Схема параметрического стабилизатора напряжения приведена на рисунке 1.4. Принцип ее работы описан в [2].

 

Рисунок 1.4 – Схема параметрического стабилизатора напряжения

 

Выбираем стабилитрон 1N4736Апо заданному напряжению на нагрузке U_Н (приложение Б или электронный «Справочник по полупроводниковым приборам» – файл «INQUIRY.EXE») cпараметрами:

– напряжение стабилизации U_ст=6, 8 В;

– минимальный ток стабилизации I_стmin=21 мА (в справочнике I_ст);

– максимальный ток стабилизации I_стmax= 660 мА.

 

Найдём среднее значение напряжения источника U_ср и тока стабилитрона I_срст:

 

В,

 

мА.

 

Составим уравнение по второму закону Кирхгофа:

 

 

Из чего определим балластное сопротивление R_б:

 

Ом,

 

гдеI_Н– номинальный ток нагрузки,

 

А = 620 мА.

 

Принимаем из стандартного ряда Е24 (приложение В)R_б = 6, 2 Ом. Рассмотрим, будет ли обеспечена стабилизация во всём диапазоне изменения входного напряжения:

 

В.

 

В.

 

Таким образом, стабилизация обеспечивается во всём диапазоне изменения входного напряжения (12…14 В).

Модель параметрического стабилизатора напряжения в среде Multisim приведена на рисунке 1.5(файл «Параметрический стабилизатор.ms11»). Входное напряжение задаётся с помощью источника постоянного напряжения U₁или с помощью источника переменного напряжения U₂= (14–12)/2=1 В(P_k) с постоянным смещениемU_ср= +13 В (напряжение смещения).

Необходимо привести результаты моделирования при минимальном входном напряжении U_min, максимальном входном напряжении U_max (задаются источником U₁и диаграммы входного и выходного напряжений (рисунок 1.6).

 

Рисунок 1.5 – Модель параметрического стабилизатора напряжения

Рисунок 1.6 – Диаграммы входного U и выходного U_ст напряжений

 

Стабилизация обеспечивается во всём диапазоне входных напряжений:

 

U_стmin= 6, 845 В при U_min=12 В; U_стmax= 6, 870 В при U_max=14 В.

 

Коэффициент стабилизации

 

,

 

где Δ U_вх=U_max–U_min=14 – 12 = 2В;

 

Δ U_ст=U_стmax–U_стmin=6, 870 – 6, 845 = 0, 025 В.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. IV. Педагогические технологии на основе гуманно-личностной ориентации педагогического процесса
2. Linux - это операционная система, в основе которой лежит лежит ядро, разработанное Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds).
3. V. Педагогические технологии на основе активизации и интенсификации деятельности учащихся (активные методы обучения)
4. VI. ИСПРАВЛЕНИЕ РАБОТЫ НА ОСНОВЕ РЕЦЕНЗИЙ
5. VI. Педагогические технологии на основе эффективности управления и организации учебного процесса
6. VII. Педагогические технологии на основе дидактического усовершенствования и реконструирования материала
7. А. И. Черевко. Расчет и выбор судовых силовых трансформаторов для полупроводниковых преобразователей. Севмашвтуз, 2007.
8. А. Н. Леонтьев, А. В. Запорожец, В. П. Зинченко Формирование перцептивных механизмов и предметных образов на основе внешних ориентировочно-исследовательских операций и действий субъекта
9. А.2 Защита от косвенного прикосновения
10. Авария – это чрезвычайное событие техногенного характера, заключающееся в повреждении, выходе из строя, разрушении тех, нического устройства или сооружения во время его работы.
11. Автотрансформатор — устройство, экономичность принципы работы и регулирования.
12. Активное отдающее устройство АОУ(У) 10-63