Разработка принципиальной схемы УСО

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 6Следующая ⇒

Управляющие сигналы включения/отключения силовых ключей микропроцессорного блока поступает через порты РА0 – РА2, на транзисторные ключи VT1-VT3 в коллекторную цепь которых включены силовые ключи выполненные на элементах VU1, VU3 предназначенные для коммутирования выходного напряжения силовой схемы. Схема блока УСО представлена на рисунке 4

Надежность работы транзисторов в импульсных ключевых каскадах значительно повышается, если на базу транзистора подается дополнительное напряжение смещения, запирающее транзистор. При наличии дополнительного источника напряжения противоположной полярности, такое смещение может быть подано через резистор R₇, R₁₃, R₁₇

Рисунок 3.4 - Блок УСО.

Приведенная выше схема представляет собой буферный усилитель, обеспечивающий усиление по току, необходимое для стабильного открытия оптрона. Использование этой схемы обусловлено необходимостью согласования выходных токов микроконтроллера (40 мА) с током открытия оптрона.

Результатом расчета буферного усилителя по току является определение типовых номиналов сопротивлений и выбор марки транзисторов VT1, VT2. Каждый буферный усилитель предназначен для включения силового тиристорного ключа. Так как тиристорные ключи имеют одинаковые токи управления, то достаточно рассчитать элементы одного буферного усилителя. Оптотиристорные ключи ТО 125 -12, 5 имеют следующие основные электрические параметры, необходимые для расчета:

- управляющее напряжение 5 В

- управляющий ток открывания 100мА

Расчет параметров усилителя проводится в следующей последовательности:

1. Определяем значение сопротивления резистора R7, ограничивающего амплитуду тока управляющих импульсов:

Принимаем ближайшее меньшее значение сопротивления резистора из стандартного ряда.

2. Определяем значение сопротивления резистора R3, ограничивающий ток управления оптотиристора:

где U_S₁– напряжение на коллекторе транзистора VT1 в режиме насыщения. Для предварительных расчетов можно принять U_S₁=1 В.

3. Выбираем величину напряжения коллекторного питания Е_к транзистора VT1:

Е_к=U_y.xx+U_S₁=5+1=6 В

где U_S₁– напряжение на коллекторе транзистора VT1 в режиме насыщения. Для предварительных расчетов можно принять U_S₁=1 В. Максимальное значение тока коллектора транзистора VT1 принимаем

I_к_max=I_y.кз=100мА

Выбираем из справочников тип транзистора, удовлетворяющий условиям:

U_{кэ max}> Е_к, I_{к max}> I_max,

где U_{кэ max} – максимально допустимое напряжение на коллекторе;

I_{к max} – максимально допустимый ток коллектора транзистора.

Выписываем из справочника основные параметры транзистора 1N1711:

– коэффициент усиления по току β =100;

– напряжение насыщения база-эмиттер U_{бэ н}=0.95 , В;

– напряжение насыщения коллектор-эмиттер U_S=0.5 , В;

– максимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер

U_{кэ max} =50, В;

– максимально допустимый ток коллектора I_{к max} =500, мА;

– максимально допустимая мощность, рассеиваемая на коллекторе Р_{к max}, Вт.

Рассчитываем ток базы транзистора VT1, обеспечивающий режим насыщения:

где S = 1.2…1.5 – коэффициент насыщения транзистора VT1;

β _min – минимальное значение коэффициента усиления транзистора.

Сопротивление резистора R₁ находим из соотношения

Рассчитываем мощность, выделяющуюся в резисторах R₁, R₂ и на транзисторе. Выбираем стандартное значение сопротивления R₁, R₂из рекомендуемых рядов сопротивлений Е12, Е24 или Е48.

Разработка схемы клавиатуры

Для организации взаимодействия пользователя с микроконтроллером используются клавиатуры и различные типы индикаторов. Если используемых клавиш более 5, то при подключении их организуют в виде матриц (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Схема подключения клавиатура к микроконтроллеру

Диоды VD15-VD17 предохраняют линии порта вывода от возможного короткого замыкания при одновременном нажатии кнопок в одном столбце. Сопротивления R25 - R28 задают входные токи на порты микроконтроллера. Рассчитаем номинальные значения резисторов R25 - R28.

Входные токи на выводы портов в соответствии с технической документацией должны быть не более 2 Ом А, значит, ток через сопротивление не должен превышать этого значения. Зададимся значением входного тока равного 1 мА, что удовлетворяет выше приведенному условию.

Исходя из изложенного выше вычислим величину сопротивления R25.

где U_n - напряжение источника питания (U_n = 5В);

1_ВХ - входные токи портов ввода микроконтроллера (1_вх = 1мА).

Мощность, рассеиваемая на резисторе, находится по формуле (3.10)

Выбираем следующие типы резисторов R25-R28:

R25-R28 - Р1-12-0, 25Вт-5 кОм±5%-А-М.

Выбираем диоды VD15 – VD17, рассчитанные на ток 1мА (КД522Б).

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒