Проектирование источника вторичного электропитания

    Е_КЭ2= Е_0max – U_Hmin=22-5=17 B;

    Выбираем  в качестве Т2 транзистор типа КТ802А. Его параметры: U_КЭ=60 В; I_К=8 А; Р_к=30 Вт; h_21Э=15. 

    При регулировке выходного напряжения U_H с помощью переменного резистора R6, ток I_Д не изменяется. В качестве источника опорного напряжения нами был выбран стабилитрон 2С133В (U_Д=3.1…3.5 В). 

    Сопротивление резистора

    

1.5 кОм;

    Выбираем  по ГОСТ R₅=1.5 кОм.

    Максимальный  ток через резистор R₅:

    

3.3 мА;

    Максимальная  мощность через резистор R₅:

    P_{R5 max}=I²_{R5 max}R₅=3.3²*10^-6*1.5*10³=0.0165Вт;

    На  основании проведенных расчетов выбираем в качестве резистора R5 выбираем резистор марки 2С23 – 1,5 – 0.125 Вт ± 5% Пример. Так далее для всех резисторов

    Максимальное  напряжение на транзисторе Т2 Е_КЭ2=17 В не должно превышать k_зUЕ'_КЭ2, где k_зU – коэффициент запаса по напряжения обычно принимается равным 0.7 – 0.8. Для транзистора КТ802А (откуда от взялся на основании каких параметров выбран) при температуре р-n перехода свыше 100°С на каждые последующие 10°С надо снижать на 10% U_{КЭ2 max}=60 В.

    Зададимся температурой р-n перехода Т2, t_nep=120°C, тогда:

    Е`_КЭ2=U_{КЭ2 max}(1-0.2)=60(1-0.2)=48 В;

где Е`_КЭ2 – предельно допустимое напряжение эмиттер – коллектор  Т2, при t_nep=120^oC.

    Е`<sub>КЭ2</sub>=17 В<k<sub>зU</sub>Е`_КЭ2=0,8*48=38 В;

    Таким образом при температуре р-n перехода транзистора Т2 120°С,  которой мы задались, обеспечивается необходимый запас по напряжению, принятый нами равным 0.8.

    Так как I_{H min}=0.5, то ток через резистор R₄ при U_{H min} принимаем равным:

    I_R4=I_КБ0max=5 мА;

    R₄= U_{H min}/ I_R4min=5/5*10^-3=1 кОм;

    Выбираем  по ГОСТ R₄=1 кОм.

    

7.2 мА;

    Максимальная  мощность, рассеиваемая на резисторе R₄:

    

0.052 Вт;

    На  основании проведенных расчетов выбираем в качестве резистора…

    Определяем  максимальное значение тока в цепи эмиттера, примерно равное току в цепи коллектора транзистора ТЗ:

    при U_{H max}:          мА;

    при U_{H min}:          мА;

    Мощность, рассеиваемая на транзисторе ТЗ, при  U_Cmax и U_Hmin:

    P_K3=U_КЭ3I`<sub>K3</sub>=(U<sub>КЭ2</sub> – U<sub>ЭБ2</sub>)I`_K3=(15.6 – 5-0.8)*0.0892=0.87 Вт;

    U_КЭ2=U_0max - U_Hmin=(15.6 – 5)=10.6 Вт;

    В качестве ТЗ выбираем транзистор типа КТ504Б. I_K=1 A; h₂₁=15;

    

    Внешний вид транзистора Т3 (КТ504Б) представлен  на рис.

    Рис. Транзистор КТ504Б габаритные размеры  обозначение выводов

    Ток I_R3 через резистор R₃ должен быть не менее I_КБ0max. Принимаем:

    I_R3min= I_R4min=5 мА;

тогда: R₃= R₄=1 кОм, I_R4max= I_R3max=7.2 мА;

    Определим максимальный ток, протекающий в  цепи эмиттера транзистора Т4:

    

 мА;

    Максимальная  мощность, рассеиваемая на транзисторе  Т4:

    P_K4= U`<sub>КЭ4</sub>I`_K4=9*10.8=97.2 мВ;

    U`_КЭ4= U_КЭ2+ U_ЭБ2 - U_ЭБ3=10.6 – 0.8 – 0.8=9 B;

    

 мА (при U_Нmin);

    Выбираем транзистор Т4 типа КТ306В. Его параметры:

I_K=30 мА; h_21Э=30; t_пер=150 ; U_КЭmax=10 B.

    Внешний вид транзистора Т3 (КТ306В) представлен на рис.

    Рис. Транзистор КТ306В габаритные размеры обозначение выводов

    Определим максимальное значение тока в цепи базы транзистора Т4:

    

 мА;

    Так как I_Б4max<0.5 мА, то количество транзисторов РЭ принимаем равным 3 (Т2 - Т4). 

3.4. Расчет теплового  режима транзистора КТ802А

    Надежность  полупроводниковых приборов и интегральных микросхем во многом определяется их тепловым расчетом. При этом определяющим параметром является максимально допустимая температура p-n перехода Т_р. Для уменьшения температуры перехода используют теплоотводы. В качестве радиаторов используют специальные металлические теплоотводы с развитой поверхностью теплоотдачи, а также несущие элементы конструкций ИВЭ. Обычно в ИВЭП применяют пластинчатые, ребристые, штыревые и др.  радиаторы. В соответствии с рассеиваемой мощностью Р_К2=13 Вт выбираем тип радиатора.

    Определим размеры ребристого радиатора для  транзистора КТ802А, работающего при  температуре окружающей среды Т_с=60 в условиях естественной конвекции и нормальном давлении. Транзистор установлен с помощью пасты КПТ-8.

      Исходные  данные:

            Вт

      

      

       

      

1. Задаемся  высотой радиатора D=0.05 м.
2. Определяем коэффициент неравномерности температуры g=0.97 для ребристого радиатора.
3. Определяем среднюю допустимую температуру поверхности радиатора и его перегрев:

Т_{р доп}=g(Т_п – Р(R_пк+ R_кр))=0.99(150 – 15.9(2+0.4))=115

;

T_доп= Т_{п доп} – Т_с=110 – 60 = 55

1. Коэффициент теплообмена при естественной конвекции для средней арифметической температуры Т_m:

Т_m=0.5(T_р+T_с)=0.5(110+60)=87.5

A₂(T_m)=1.27;

7.3 Вт/м² К;

2. Коэффициент теплообмена излучением:

лрс= _{прс рс}f(T_р,T_с)=0.97*1*11.01=10.7 Вт/м² К;

f(110,60)=10.7;

3. Суммарный коэффициент теплообмена:

= _крс + _лрс=7.3+10.7=18 Вт/м² К:

4. Рассчитываем площадь теплоотдающей поверхности радиатора:

S=

0.013 м². нормально

5. Задаемся толщиной основания h=0.002 м² и вычисляем ширину радиатора:

0.12 м;

6. Выбираем высоту ребра H=0.01 м, шаг между ребрами а=0.01м.

Размер  радиатора: . А Вы как хотели?

   

     Рисунок - 4.  Ребристый радиатор для транзистора КТ802А. 

    3.5 Расчет схемы управления стабилизатора

    Определим ток коллектора транзистора Т5:

    I_K5=5…6*I_Б4max=5.5*0.65=3.6 мА;

    Максимальное  напряжение на транзисторе Т5:

    U_КЭ5=U_Hmax – U_Д3min +U_Эбр=8 – 3.1+2=6.9 В;

    Максимальная  мощность рассеивания на транзисторе Т5:

    Р_К5=U_КЭ5I_K5=6.9*3.6=25 мВт;

    В качестве транзистора Т5 выбираем транзистор типа КТ201В. Его параметры: I_Kmax=20мА; h_21Эmin=30; U_КЭmax=10 B; P_Kmax=150 мВт; t_пер=115 _.

    Внешний вид транзистора Т3 (КТ201В) представлен на рис.

    Рис. Транзистор КТ201В габаритные размеры обозначение выводов

    Максимальное  значение тока I_K1 через транзистор Т1 и резистор R₂ равно I_K5=3.6 мА.

    Напряжение  на резисторе R₂:

    U_R2=U_Д1+U_Д2 – U_ЭБ1=0.7+0.7 - 0.7=0.7 В;

где U_ЭБ1 – напряжение база-эмиттер транзистора Т1.

    Сопротивление резистора R₂:

    R₂=U_R2/I_K1=194 Ом;

    Выбираем  по ГОСТ R₂=200 Ом.

    Мощность  рассеивания на R₂:

    P_{R2 max}=U²_R2/R₂=(0.7)²/194=0.0025Вт;

    Принимаем R2 типа МЛТ-0.25=200 Ом.

    Максимальное  напряжение на транзисторе Т1:

    U_КЭ1=Е_КЭ2 - U_ЭБр - U_R2=17 – 2 – 0.7=14.3 B;

    Максимальная  мощность, рассеиваемая на транзисторе  Т1:

    Р_К1=U_КЭ1I_K1=14.3*3.6=15.5 мВт;

    Выбираем  транзистор Т1 типа КТ203Б. Его параметры: U_КЭmax=30 В; I_K=10 мА; Р_Kmax=150 мВт.

    Минимальное напряжение на транзисторе Т1:

    U_КЭ1min= U_КЭ2min - U_ЭБр - U_R2=5 – 2 – 0.7=2.3 B;

    Сопротивление резистора R₁ найдем из условия, чтобы минимальный ток через него I_R1min=10 мА:

    

 Ом;

    Принимаем R₁=1200 Ом.

    Максимальный  ток через резистор R1:

    

 мА;

    Максимальная  мощность на R₁:

    P_R1max=I²_R1maxR₁=(17*10^-3)²*1200=0.35 Вт; 

    3.6 Определение выходных параметров стабилизатора

    В начале расчета мы задались током I_Д через делитель R₆, R₇, R₈, равным 15 мА. Предварительно определим общее сопротивление выходного делителя:

    R_Д=U_Hmax/I_Д=8/15=0.53 кОм;

    Минимальный и максимальный коэффициенты передачи делителя были определены выше:

    K_{Д min}=0.39;  K_{Д max}=0.7;

    Сопротивление R₈ равно:

    R₈= K_{Д min}R_Д=0.39*530=207 Ом;

    Выбираем  по ГОСТ R₈=200 Ом

    Сопротивление R₇ равно:

    

 Ом;

    Выбираем  по ГОСТ R₇=100 Ом

    Сопротивление переменного резистора R₆ равно:

    R₆=R_Д - R₇ - R₈=530 – 100 – 200=230 Ом;

    Выбираем  по ГОСТ R₆=240 Ом

    Уточняем  ток делителя I_Д при R_Д=R₆+R₇+R₈=240+100+200=540 Ом:

    

 мА;

    Мощности, рассеиваемые на R₆,R₇, R₈:

    P_R=I²_ДR;