серии 142, имеющая множество разновидностей. ИМС этой серии позволяют

получать фиксированное выходное напряжение, имеют защиту от перегрузок по

току, выпускаются в металлополимерных корпусах, могут работать при

температурах от -45 до +100°С и весят всего 2,5 г. У них всего три

вывода—вход, выход и общий. Корпус микросхемы соединен с металлической

пластинкой, в которой имеется отверстие для крепления на

терморассеивающем радиаторе. Несмотря на наличие всего трех выводов, в

миниатюрном кристалле этих микросхем выполнено более 17 биполярных

транзисторов, 3 диода, два из которых являются стабилитронами, 19

резисторов и 1 конденсатор.

2. Описание электрической схемы выбранного устройства

В результате анализа технического задания было выяснено, что получить

требуемые параметры, используя типовые схемы стабилизаторов не возможно,

вследствие сложности проектирования: большое количество каскадов (больше

10) и большое количество элементов обвязки. Расчет такого стабилизатора

также будет затруднен необходимостью подбора радиоэлементов по параметрам и

согласование каскадов. Оптимальным решением в данном случае будет

применение интегрального стабилизатора напряжения. Такие стабилизаторы

содержат большое количество транзисторов (больше 10) , подобранных по

параметрам, каскады включения согласованы. Не маловажным фактором является

и то, что основные каскады стабилизации содержаться в одном корпусе. Это

обеспечивает термостабильность (работу стабилизатора при температурах -40(С

до +100(С).

На рис. 2.1 приведена типовая схема включения стабилизатора с

обвязкой, необходимой для работы микросхемы.

На приведенной схеме стабилизатора напряжения резисторы R1, R2 и

конденсатор C1 составляют обвязку микросхемы, их номиналы содержатся в

справочнике по параметрах стабилизаторов.

Резистор R3 - это резистор защиты стабилизатора от перегрузки

выходным током.

Пара резисторов R4, R5 задают порог срабатывания тепловой защиты

стабилизатора.

Конденсатор C2 позволяет снизить уровень пульсаций и помех при большом

входном напряжении.

Конденсатор С3 – для уменьшения броска тока при подключении нагрузки и

снижения пульсаций выходного напряжения.

3. Расчёт элементов схемы

Из рассмотренных в справочниках микросхем выбираем интегральный

стабилизатор напряжения зарубежного производства LM317T, параметры которого

приведены в табл.3.1.

Табл. 3.1

Параметры микросхемы LM317T

|Выходное стабилизированное напряжение UВЫХСТ, В |12…30 |

|Максимальный ток нагрузки стабилизатора IНАГРMAX, А |1.5 |

|Максимальное входное напряжение стабилизатора UВХMAX, В |40 |

|Минимальное входное напряжение стабилизатора UВХMIN, В |20 |

|Минимальная разность напряжений на входе и выходе |4 |

|стабилизатора | |

|(UВХ-UВыХ)MIN, В | |

|Ток потребления микросхемы IПОТР, мА |4 |

|Коэффициент стабилизации КСТ |50 |

|КнI, % |0,5 |

|Температурный коэффициент изменения выходного напряжения |0,5 |

|ТКUВЫХ, %/К | |

Как уже говорилось в предыдущем разделе резисторы R1, R2 и конденсатор

C1 составляют обвязку микросхемы, их номиналы были получены из справочника

по интегральным стабилизаторам:

R1=1.2 кОм

R2=2 кОм

C1=0.1 мкФ

Резистор R3 - это резистор защиты стабилизатора от перегрузки

выходным током. Сопротивление этого резистора определяется по формуле

(3.1).

R3=(1.25-0.5*IПОТР-0,023(UВХ- UВЫХ))/IПОТР (3.1)

Подставив необходимые значения в формулу получаем значение

сопротивления R3=199 Ом, по которому из ряда Е24, номинальных значений

сопротивлений выбираем R3=200 Ом (2%.

Пара резисторов R4, R5 задают порог срабатывания тепловой защиты

стабилизатора. Для отключения интегрального стабилизатора на третьей его

ножке должно падать 1/3 выходного максимального напряжения, тогда R4/R5=3.

Рассчитаем сопротивления так, чтобы рассеиваемая ими мощность не

превышала 0.125 Вт:

R4=(2/3*UВЫХMAX)/PРАСС (3.2)

R5=(1/3*UВЫХMAX)/PРАСС (3.3)

Подставив необходимые значения в формулы (3.2) и (3.3) получили

значения R4=160 Ом, R5=80 Ом. Из ряда Е24, номинальных значений

сопротивлений выбираем R5=82 Ом (2%, R4=160 Ом (2%.

Конденсатор C2 позволяет снизить уровень пульсаций и помех при большом

входном напряжении. В справочнике интегральных стабилизаторов напряжения

советуют ставить конденсатор емкостью 10 мкФ и более. Следовательно С2=16

мкФ.

Конденсатор С3 – для уменьшения броска тока при подключении нагрузки и

снижения пульсаций выходного напряжения. Вследствие сказанного конденсатор

должен иметь достаточно большую емкость (сотни микрофарад) и должен

выдерживать напряжение в раза 1.5-3 больше чем максимальное выходное

стабилизированное напряжение на выходе интегрального стабилизатора.

Выбираем С3=470 мкФ (5% -50 В.

Мощности резисторов схемы рассчитываются по следующей формуле:

PR=URIR=UR*UR/R (3.4)

По схеме видно, что мощности всех сопротивлений не будут превышать

0.125 Вт.

В результате проведенных расчетов, получили следующие номинальные

значения элементов:

R1 - МЛТ-0.125- 1.2 кОм (5%;

R2 - МЛТ-0.125- 2 кОм (5%;

R3 - МЛТ-0.125- 200 Ом (2%;

R4 - МЛТ-0.125- 160 Ом (2%;

R5 - МЛТ-0.125- 82 Ом (2%;

C1 – К10-7B- 0.1 мкФ ±5%;

C2 – TESLA-16 мкФ ±5%;

C3 – TESLA-50 мкФ ±5%;

DA1 –LM337T;

4. Методика испытания устройства

Методика испытаний данного устройства состоит в замере напряжений на

входе и выходе стабилизатора напряжения. Измерения будем проводить при

помощи осциллографа, подключенного соответствующими каналами ко входу и

выходу стабилизатора напряжения. Для получения входного напряжения для

стабилизатора используем понижающий трансформатор (как наиболее простое и

распространенное решение), со вторичной обмотки которого снимаем переменное

напряжение, которое выпрямляем при помощи диодного моста

(двухполупериодного) и подаем на вход рассчитанного стабилизатора, U=20 В.

К выходу стабилизатора подключаем нагрузку, рассчитанную по формуле (4.1),

Rнагрузки=10 Ом.

Rнагрузки=Uвых/ Iвых (4.1)

Схема испытаний приведена в приложении.

Заключение

В данной курсовой работе была рассмотрена методика разработки

электронных устройств на стабилизатора напряжения на интегральной

микросхеме, рассмотрены основные условия стабилизации напряжения и методы

их реализации. Согласно техническому заданию была выбрана и рассчитана

схема стабилизатора напряжения.

В результате проделанной работы была создана следующая документация:

- пояснительная записка;

- схема электрическая принципиальная и перечень элементов

стабилизатора напряжения;

- чертёж печатной платы и компоновочный эскиз;

- схема испытаний устройства.

Данный стабилизатор может применяться в составе постоянных источников

питания радиоаппаратуры.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Борисов В.Г. Кружок радиотехнического конструирования: Пособие для

руководителей кружков. — М.: Просвещение, 1986.

2. Забродин Ю.С. Промышленная электроника.

3. Терещук Р.М., Терещук К.М. Полупроводниковые приемно-усилительные

устройства: справочник радиолюбителя. — Киев: Наукова думка, 1988.

4. Полупроводниковые приборы: транзисторы, справочник под ред.

Горюнова Н.Н. М.: Энергоатомиздат, 1983.

|40 |

-----------------------

Рис. 1.3. Схема транзисторного мощного регулируемого стабилизатора

напряжения

Рис. 1.2. Схемы транзисторных стабилизаторов напряжения

Рис. 2.1. Схема стабилизатора напряжения

[pic]

Рис. 1.1. Схема простейшего стабилизатора напряжения (а) и делителя (б),

образованного балластным резистором R1 и дифференциальным

сопротивлением стабилитрона

1

R5

МЛТ-0.125- 82 Ом (2%

1

R4

МЛТ-0.125- 160 Ом (2%

1

R3

МЛТ-0.125- 200 Ом (2%

1

R2

МЛТ-0.125- 2 кОм (5%

1

R1

МЛТ-0.125- 1.2 кОм (5%

Резисторы

1

X1

10x04MTA

Разъемы

1

DA1

LM337T

Микросхемы

1

С3

TESLA-50 мкФ ±5%

1

С2

TESLA-16 мкФ ±5%

1

C1

К10-7B- 0.1 мкФ ±5%

Конденсаторы

Кол.

Примечание

Наименование

Листов

Лит.

Стабилизатор напряжения

Н. Контр.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Поз.

обозн.

Масштаб

Масса

Реценз.

Листов

Лит.

Стабилизатор

напряжения

Схема электрическая принципиальная

Утверд.

Н. Контр.

Т. Контр.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Масштаб

Масса

Реценз.

Листов

Лит.

Стабилизатор

напряжения

Схема испытаний

Утверд.

Н. Контр.

Т. Контр.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

[pic]

2:1

40

35

30

25

20

15

10

5

0

40

35

30

25

20

15

10

5

0

0

5

10

15

20

25

30

35

Масштаб

Масса

Реценз.

Листов

Лит.

Стабилизатор

напряжения

Чертеж печатной платы

Утверд.

Н. Контр.

Т. Контр.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

3:1

[pic]

35

Масштаб

Масса

Реценз.

Листов

Лит.

Стабилизатор

напряжения

Компоновочный эскиз

Утверд.

Н. Контр.

Т. Контр.

Провер.

Разраб.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Страницы: 1, 2