Transformátory, usměrňovače, stabilizátory, filtry

Zenerova dioda zajistí to, že tranzistor bude pracovat v lineární oblasti což je dáno pracovním bodem „P“. Proud určím na 10 mA, a z katalogu určím diodu KZ 4N270, její stabilizované napětí v závěrném směru je 6,4 až 7,2V.

Pomocí h parametru určíme IB1 pro T1.

IB1 = IC1/h21 = 2/850 = 2,353mA = IC2

To, že se IB1 rovná IC2 je patrné ze schéma.

Nyní určíme UCE2:

UCE2 = U1 – UBE1 – UR1 = 48,6V – 0,7V – 390(0,01+0,002353) = 47,9V

Vypočteme výkon PC2:

PC2 = UCE2IC2 = 47,9V *2,353mA = 112,7mW

Zde jsem z katalogu vybral tranzistor KC 508, jeho h parametr je h21 = 125 – 900

Určíme proud IB2:

IB2 = IC2/h21 = 2,535mA/600 = 4,23µA

Jelikož výstupním děličem se volí alespoň 10X větší než proud odebíraný z děliče bude IRZ:

IRZ = 0,5mA

Nyní můžeme určit odpor děliče:

RZ = U2/IR2 = 30V/0,0005 = 60 kΩ

Výpočet transformátoru:

Transformátor bude počítán pro vstupní hodnotu 230V a výstup U2 = 50V, I2 = 2A.

Stanovení výkonu a příkonu:

P2 = U2I = 50V *2A = 100W

P1 = P2/n = 100/0,85 = 117,65W ; n je účinnost transformátoru

Stanovení hodnoty jádra Q, a:

Q = 1,2P½ = 13,02 cm2

a = Q½ = 3,61 = 36,1 mm ; hledáme nejbližší vyšší z vyráběných typů, to je a´ = 40mm

Stanovíme počet závitů:

N1V = P1/Q = 117,65/13,02 = 9,04V ;toto je počet závitů na 1V

N1 = N1VU1 –3%= 9,04*230V –3%= 2016,82z

N2 = N1VU2 +3%= 9,04*50V +3% = 465,56z

Stanovení průměru drátu:

d = 0,65I½

d1 = 0,65 (117,65W/230V)½ = 0,46 mm

d1´= 0,552mm ;nejbližší vyšší vyráběný průměr drátu

d2 = 0,65 2A½ = 0,919 mm

d2´=0,975 mm

Kontrola realizovatelnosti:

S1 = 3,14( ½d1)2 = 0,00239cm2

S2 = 3,14( ½d2)2 = 0,00746cm2

3(N1S1+N2S2)½ = 8,64 ;trafo lze zhotovit

Návrh usměrňovače:

Jelikož u usměrňovače jsou rozhodující parametry diod, vyhledám pouze v katalogu diody, které budou mít dostatečné mezní hodnoty pro tento obvod. Závěrné napětí UR musí být větší než napájecí napětí U0. Navíc nesmí být přetěžovány nadměrným proudem. Pro naše hodnoty, tedy I = 2A a U = 30V, jsem v katalogu vybral diody KY 708, které mají tyto mezní hodnoty: UR = 90V,

IMAX = 10A. Jako pouzdro které realizuje usměrňovač by se dal použít můstek B40C1500.

Nyní musíme vypočítat velikost kondenzátoru C . Kapacitu kondenzátoru vypočteme podle vztahu

CN = 300 * [μF; mA; %; V] ,

kde p je výstupní zvlnění usměrňovače, které si zvolíme. Zvolíme výstupní zvlnění 2%. Potom kapacita kondenzátoru bude

2000

CN = 300 *——— = 5988μF = 5,9mF ⇒ vybereme TF 006 6mF

1,67* 60

Návrh vyhlazovacího filtru :

Pro návrh filtru vycházíme ze vztahu:

ϕ = m * ω * R * C

kde m je počet usměrňovacích cest. Činitel vyhlazení vypočteme ze vzorce

ϕV = ϕϕ ,kde ϕZV1 je výstupní činitel zvlnění usměrňovače a ϕZV2 je výstupní činitel zvlnění filtru. Výstupní činitel zvlnění filtru si zvolíme (0,005%). Nyní můžeme spočítat činitel vyhlazení :