Физика электротехнических материалов

Введение
Величина напряжения на выходе выпрямителей, предназначенных для питания различных электронных устройств, может колебаться в значительных пределах, что ухудшает работу аппаратуры. Основными причинами этих колебаний являются изменения напряжения на входе выпрямителя и изменение нагрузки. В сетях переменного тока наблюдаются изменения напряжения двух видов: медленные, происходящие в течение от нескольких минут до нескольких часов, и быстрые, длительностью доли секунды. Как те, так и другие изменения отрицательно сказываются на работе аппаратуры.
Автоматически поддерживаемое напряжение определенной точности необходимо во многих системах авторегулирования и телеметрии, измерительных схемах, схемах преобразования непрерывных величин в дискретную форму, в схемах электрического моделирования.
.
Техническое задание
Вариант 9
Исходные данные:
U_н=9 В ,I_н=1 А
Где U_н - напряжение стабилизации, I_н - ток нагрузки. Рассчитать и выбрать необходимые элементы для схемы.

 
1 Теоретическая часть
Стабилизатором напряжения называется устройство, поддерживающее напряжение на нагрузке с требуемой точностью при изменении сопротивления нагрузки и напряжения сети в известных пределах.
В качестве рассчитываемой части будем использовать стандартные блоки, из которых соберем транзисторный компенсационный стабилизатор напряжения. В него будут входить источник питания 220V, стабилизатор, фильтр и выпрямитель.
Для радио, теле и компьютерных конструкций неотъемлемой частью является стабилизированный источник питания.


Рисунок 1 – Стабилизатор напряжения

Рисунок 2 – Стабилизатор напряжения, иллюстрация к расчету

2 Расчет стабилизатора
Расчет транзисторного компенсационного стабилизатора напряжения начнем со стабилизатора напряжения, в котором имеются резистор R, стабилитрон VD и регулирующий транзистор VT. Для расчета стабилизатора напряжения необходимо определить и выбрать все элементы стабилизатора напряжения, исходя из заданного выходного напряжения нагрузки и максимального тока нагрузки, которые рассчитываются из заданной мощности в нагрузке Рн с сопротивления нагрузки Rн
1) Определяем необходимое для работы стабилизатора выходное напряжение (U_вып) при заданном выходном напряжение (U_н):
U_вып=U_н+3=9+3=12 В (2.1)
Цифра 3, характеризует минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчёте на использование как кремневых, так и германиевых транзисторов.
2) Рассчитываем максимально рассеиваемую транзистором мощность:

P_н=U_н·I_н=9·1=9 Вт (2.2)
R_н=U_н/I_н =9/1=9 Ом
P_макс=1.3·(U_вып-U_н )·I_н=1.3·(12-9)·1=3.9 Вт (2.3)