Návrh síťového napájecího zdroje - Ročníková práce z elektroniky

Ročníková práce z elektroniky

Návrh síťového napájecího zdroje

Zadání

Navrhněte stabilizovaný zdroj s výstupním stabilizovaným napětím 12 V a maximálním výstupním proudem 2,5 A.

Napájecí zdroj

Zjednodušené schéma napájecího zdroje:

TR - Síťový transformátor

US - Usměrňovač

F - Vyhlazovací filtr

ST - Stabilizátor

Schéma zapojení:

Transformátor

Transformátor se skládá z magnetického obvodu (jádra), ze vstupní (primární) cívky a z jedné nebo několika cívek výstupních (sekundárních).

Plní dvě základní funkce:

1) Transformaci (změnu velikosti) napětí, proudu a impedance.

2) Galvanické oddělení vstupního obvodu (primárního) od výstupního (sekundárního) obvodu.

Činnost transformátoru je založena na elektromagnetické indukci. Aby nedocházelo k velkému zkreslení tvaru (průběhu) transformovaného napětí, nesmí být jádro přesycováno. Napětí se transformují v přímém poměru počtu závitů.

Usměrňovač

Ve slaboproudých zapojeních se v oblasti napájecích zdrojů ustálilo užití několika základních zapojení usměrňovačů podle požadovaných napětí, proudů a zvlnění. Všechny tyto typy usměrňovačů se převážně používají s nabíjecím kondenzátorem, který se vynechává jen výjimečně (nabijení akumulátorů). Typy a jejich vlastnosti lze shrnout:

a) usměrňovače pro síťový kmitočet 50Hz:

1) jednocestný

- vysoká napětí, malé proudy, velké zvlnění

2) dvoucestný

- nízká napětí, velké proudy, malé zvlnění

3) můstkový

- vysoká napětí, velké proudy, malé zvlnění

b) usměrňovače pro vyšší kmitočty okolo 100 kHz

1) jednocestný

- nízká napětí, vysoké proudy, malé zvlnění

2) dvoucestný

- nízká napětí, velké proudy, malé zvlnění, omezuje stejnosměrné sycení jádra transformá-

toru

Vyhlazovací filtr

Filtry se zařazují za usměrňovač, aby se na výstupu snížilo zvlnění. Účinek filtru posuzujeme podle velikosti činitele zvlnění ϕv. Filtr má co nejvíce tlumit střídavé složky, které jsou v usměrněném proudu a stejnosměrný proud přenášet bez podstatných ztrát. V praxi se nejčastěji pro menší proudové odběry používá integračního článku (RC).

Stabilizátory

Mezi stabilizátory lze zařadit všeobecně všechny obvody, které umožňují stabilizovat výstupní napětí nebo proud při změnách:

a) výstupního proudu

b) vstupního napětí

c) teploty okolí

Na jiných veličinách obvykle hodnota výstupního napětí nezávisí, pokud ano, je třeba sledovat i takovéto vlivy (např. stárnutí součástek, vliv elektromagnetického rušení apod.). Kromě stabilizačních účinků ( kterými je míněna regulace na konstantní hodnotu) každý typ stabilizátoru více či méně snižuje střídavou složku výstupního napětí (zvlnění) a pracuje tedy jako filtr.

Návrh síťového transformátoru

Pro návrh síťového transformátoru potřebujeme tyto vstupní parametry: hodnotu síťového kmitočtu (50 Hz) a maximální hodnotu magnetické indukce, povolenou pro daný typ magnetického obvodu (pro plechy EI je povoleno B=1 T). Potom lze pro uživatelské zadání výstupních proudů a napětí spočítat: