Приклад розрахунку параметрів стабілізатора напруги на ІМС

СТАБІЛІЗАТОРИ НАПРУГИ НА ОСНОВІ ІМС

В якості стабілізаторів напруг, за рідким виключенням, застосовують стабілізатори виконані у вигляді окремої ІМС, яка містить всі необхідні вузли високоякісного стабілізатора напруги. Сучасні ІМС стабілізаторів мають високі експлуатаційні параметри, незначні втрати, малі габарити та масу. Такі ІМС випускаються у різних корпусах, забезпечують вихідний струм від сотень міліампер до одиниць ампер та здатні розсіювати потужність від сотень міліват до одиниць ват без додаткового радіатора.

Всі ІМС стабілізаторів напруг можна розділити на такі групи:

- ІМС із фіксованою вихідною напругою;

- ІМС із регульованою вихідною напругою;

- ІМС із малим перепадом напруги між входом та виходом ;

- ІМС із додатною (від’ємною) вихідною напругою;

- ІМС із двополярною вихідною напругою;

- інші ІМС стабілізаторів.

Максимального поширення набули ІМС стабілізаторів з фіксованою додатною напругою та з регульованою додатною напругою.

Схеми включення ІМС стабілізаторів з фіксованою додатною напругою наведені на рис. 1, а з регульованою додатною напругою на рис. 2.

Рис. 1. Схеми включення ІМС стабілізаторів з фіксованою додатною напругою	Рис. 2. Схеми включення ІМС стабілізаторів з регульованою додатною напругою

Розрахунок схем стабілізаторів на ІМС з фіксованою додатною напругою зводиться до підбору по довіднику мікросхеми, параметри якої задовольняють вимогам завдання за значенням вихідної напруги, максимальним вихідним струмом та максимальною потужністю розсіювання корпусом ІМС. Крім цього необхідно визначити мінімальну вхідну напругу ІМС, при якій гарантується нормальне функціонування стабілізатора.

Розрахунок схем стабілізаторів на ІМС з регульованою додатною напругою додатково включає в себе розрахунок значень опорів резисторів R1, R2. Резистором R1, як правило задаються (в межах від 120 Омдо240 Ом), а резистор R2 розраховують виходячи із формули R2 = R1(U/1,25 -1), де 1,25 у формулі – мінімальна напруга на виході ІМС стабілізатора із регульованим виходом (довідниковий параметр, може бути рівним 1,2 В).

Приклад розрахунку параметрів стабілізатора напруги на ІМС.

Дані для розрахунку:

- напруга на навантаженні (вихідна напруга стабілізатора) U_н= __ В;

- максимальне відхилення вихідної напруги від заданого значення ±__% або ±__ В;

- опір навантаження R_н = __ Ом.

Необхідно:

- розрахувати струм навантаження, І_н;

- оцінити відхилення реального значення U_{вих ІМС} від заданого значення U_н;

- розрахувати мінімальну вхідну напругу ІМС стабілізатора, U_{вх мін};

- розрахуватипотужність розсіювання ІМС стабілізатора, Р_ІМС ;

- оцінити можливість надійної роботи ІМС стабілізатора без радіатора.

Порядок розрахунку:

1. Розраховуємо струм навантаження за законом Ома, використовуючи відомі значення U_н та R_н.

2. Для ІМС стабілізаторів з фіксованою додатною напругою по довіднику вибираємо мікросхему з параметрами:U_{вих ІМС} ≈U_н; І_{вих ІМС}≥І_н.

3. Розраховуємо допуск - максимальне відхилення вихідної напруги від заданого значення у вольтах, якщо відхилення задане у відсотках.

4. Оцінюємо величину відхилення реальної вихідної напруги обраної ІМС від заданого значення U_н, враховуючи допуск.

5. Для обраної ІМС визначаємо мінімальне значення вхідної напруги ІМС (U_{вхmin ІМС}) при якій гарантується нормальне функціонування стабілізатора:

U_{вхmin ІМС} =U_н+U_{вих-вхmin}, де U_{вих-вх min}- довідниковий параметр для обраної ІМС.

6. Визначаємо потужність розсіювання ІМС, при цьому приймаємо: струм через ІМС рівний І_н; напруга на ІМС рівна різниці напруг між входом та виходом ІМС. Вхідну напругу стабілізатора визначаємо як U_{вхmin ІМС}+50%. .Порівнюємо отримане значення з максимальною потужністю розсіювання корпусом ІМС, зазначену в довіднику. Робимо висновок стосовно того, чи можна експлуатувати таку мікросхему без додаткового радіатора.

7. Для ІМС стабілізаторів з регульованою додатною напругою додатково розраховуємо значення резисторів, при цьому округлюємо їх значення до стандартних номіналів, після округлення опорів резисторів перераховуємо значення U_{вих ІМС} та оцінюємо величину відхилення реальної вихідної напруги від заданого значення.

Висновки

Очевидно, що ІМС стабілізаторів з фіксованою додатною напругою мають таку перевагу як мінімальна кількість радіодеталей, однак значення вихідної напруги таких стабілізаторів чітко визначене та відповідає стандартним номіналам ряду напруг і не може бути змінене. Стабілізатори на основі ІМС з регульованою додатною напругою мають більше деталей, але допускають встановлення вихідної напруги будь-якого значення (підбором резистора R2).

Контрольне завдання:Розрахунок стабілізатора напруги із заданими параметрами на основі ІМС з фіксованою та регульованою додатною напругою.

Розрахуйте:

- струм навантаження, І_н;

- мінімальну вхідну напругу ІМС стабілізатора, U_{вх мінІМС};

- відхиленняU_{вих ІМС} від заданого значення;

- потужність розсіювання ІМС стабілізатора, Р_ІМС;

- оцініть можливість надійної роботи ІМС стабілізатора без радіатора.

Дані для розрахунку (таблиця 1):

- напруга на навантаженні (вихідна напруга стабілізатора) U_н;

- максимальне відхилення вихідної напруги від заданого значення;

- опір навантаження R_н.

Таблиця 1. Дані для розрахунку

Поиск по сайту: