|
Курсова робота по курсу: "Електроніка"
Московський Авіаційний Інститут імені Серго Орджонікідзе
Кафедра 301
Москва 2000 рік.
Схема пристрою:
R1
                                               Uп
   Uвх -
 - VT1 R2 RH C2 R4 R7
VT2 VT3
T1 T2
C1 R3 R6 C3
Технічні дані:
Напруга живлення схеми: Eп = ± 27В
Умови експлуатації: температура, ° С (-50 ÷ +60)
Частота роботи схеми: f =  Гц
Тимчасові діаграми.
Вступ.
Цей пристрій призначений для фазоімпульсной модуляції.
Генератор пилкоподібної напруги виконаний на транзисторі VT1 і двухбазова діоді (або одноперехідному транзисторі) VT2, конденсаторі С1 і резистори R3.
Кут відсічення регулюється за допомогою другого одноперехідного транзистора VT3, на якому також побудований генератор імпульсів.
Схема досить проста, легко налаштовується і перебудовується, має високу надійність.
Застосовується для регулювання струму (напруги) напруження в печах.
Короткий опис роботи.
Схему можна розбити на три основних функціональних блоки.
2.1.Опісаніе роботи пристрою.
Генератор пилкоподібної напруги, побудований на транзисторі VT1, конденсаторі С1 і резистори R1, виробляє імпульси, що подаються на одноперехідний транзистор ОПТ, який в свою чергу відкриває на час  транзистор VT4, що забезпечує подачу імпульсів тривалості t на навантаження RH. Для фазової модуляції імпульсів використовується схема на ОПТ VT3.
2.2.Опісаніе роботи генератора пилкоподібної напруги.
При підключенні напруги UBX на транзистор VT1 конденсатор С1 починає заряджатися через транзистор і резистор R1 до напруги U (t1), що визначається величиною напруги включення ГУРТ.
Зарядившись до зазначеної величини конденсатор С1 почне розряджатися через ОПТ VT2 і резистор R3.
2.3.Опісаніе роботи генератора імпульсів.
При подачі напруги на транзистор VT1 тиристор VT4 і двухбазова діод (ОПТ) VT2 залишаються замкненими, а конденсатор С1 почне заряджатися через відкритий транзистор VT1 і резистор R1. При досягненні величини напруга UЕ ВКЛ, при якому емміттер - база 1 ОПТ VT2 виявиться відкритим. У цей момент включається VT2 і конденсатор С1 розряджається через ланцюг емітер-база1 VT2 і резистор R3.
Імпульс, що знімається з цього резистора, відімкне тиристор VT4 і напруга джерела живлення виявиться прикладеним до навантаження. Поки струм навантаження IH> IУД тиристор залишається відкритим. Тривалість затримки:
 .
Коли відкритий VT4, струм через навантаження RH заряджає конденсатор С2 по ланцюгу R4-C2-VT4. Після заряду конденсатора С2 і відмикання VT5 від генератора модулюючого сигналу, конденсаторС2 підключається паралельно тиристору. тривалість заряду  При цьому позитивна обкладка конденсатора С2 виявиться підключеної до катода, а негативна - до анода. Т.ч. до приладу прикладається зворотна напруга  . У ланцюзі, утвореної конденсатором VT5 і тиристором VT4 виникає зворотний струм, який проходить через прилад в зворотному напрямку. Коли результуючий струм приладу стає менше IУД, останній закривається.
Повинно бути 
ємність
 ,
де Іпр А - прямий струм навантаження τВИКЛ, мкс.
При цьому заряд одного імпульсу струму  , Де Е = UП
tТС хв для VT4, мкс 0,707С2R4
Якщо варіювати моментом відмикання тиристора, то струм через прилад і навантаження буде протікати тільки протягом якоїсь певної частини імпульсу. Так за невеликої затримки тиристор може бути відімкнутий на початку імпульсу, при великих затримках - в будь-якій точці імпульсу, або в його кінці. Тим самим можна регулювати середній за період струм, що проходить в навантаженні, від максимального майже до нуля. Такий спосіб управління називається фазовим регулюванням або фазовим керуванням, фазовим модулювання оскільки при цьому змінюється зрушення фаз між імпульсом і початком протікання прямого струму.
Математична модель пристрою.
Генератор первообразного напруги.
Розглянемо процес заряду - розряду ємності С1 в імпульсному режимі.
 (1)
 (2)
Рівняння заряду конденсатора С1
 (3)
Рівняння розряду конденсатора С1
 (4)
Вирішуючи диференціальні рівняння, отримаємо:
 , Де час заряду ємності С1
 - час розряду ємності С1
Вирішуючи цю систему отримаємо вираз для амплітуди тривалості імпульсу і періоду через параметри схеми.
Вираз для амплітуди набуде вигляду
Тривалість імпульсу.
У такому випадку період
Математичний опис блоку формує імпульсну напругу на навантаженні.
Рівняння заряду ємності С2
 (5)
Рівняння розряду ємності С2
 (6)
Експоненту заряду ємності С2 запишемо у вигляді
 , де  (7)
експонента розряду
 , де  (8)
Час заряду ємності С2
час розряду
період
 (9)
 (9)
Математична модель всього пристрою.
(1)
(2)
 (3)
(4)
(5)
(6)
(7)
де
 (8)
де
(9)
(9)
4. Синтез схеми.
4.1.Последовательний розрахунок фазоімпульсной модулятора.
Вибираємо транзистор VT1, виходячи з його здібностей пропустити струм заряду конденсатора С1 за час q2 і вибираємо двухбазова діод Uc1 і пропускаємо струм падіння напруги якого на резисторі R3 відкриває тиристор VT4. Вибираємо тиристор VT4, напруга VБ12 якого менше 30B і час відімкненого стану якого відповідає часу q1.
Розрахуємо величину ємності С1
Задаємося часом заряду 
З формули (3) час заряду
 , звідки
Вибираємо транзистор задаючись часом заряду і струмом  ,
Де t3-час заряду ємності С1, tnVT1-час перемикання транзистора VT1 можна не враховувати на увазі його малості в порівнянні c tЗ (tnVT »  )
Задаємося q2 = tp - часом розряду ємності С1.
З рівняння (3) отримуємо
З рівняння (4) знаходимо R4
 (9а)
Вирішуючи спільно рівняння (1) і (2) отримаємо
 (10)
 (11)
Таким чином, отримали всі номінали елементів, що утворюють необхідний модульований імпульс.
Чисельний розрахунок схеми.
Вибираємо транзистор МП42Б службовець для пристроїв перемикання і з невеликим опором RКЕ, які в основному визначається опором колектора rk
Вибираємо тиристор К4104Б з наступними характеристиками:
Постійний струм в закритому стан Iзс = 0,5мВ
Отпирающий постійний струм управління IY від = 20мА
Відмикає постійна напруга управління uу від = 2В
Напруга у відкритому стан Uос = 2В
Неотпірающее постійна напруга управління UУНОТ = 0,1
Час включення tВКЛ = 0,29мkс
Час виключення tвикл = 2,5мkс
Гранично допустимі параметри:
Постійна напруга в закритому стан UЗ з max = 30B
Постійне зворотне напруга Uобр max = 6B
Постійний струм у відкритому стані IОС min = 0,1A
Постійний прямий струм управління IУ min0 = 0,03B
Середня розсіює потужність Pср РАС = 0,2
Вибираємо двухбазова або керований діод, або одноперехідний транзистор ОПТ: К117А з наступними гранично допустимими параметрами:
Струм емітера IЕ max = 50мА
Струм емітер-база IЕБО max = 1мкА
Струм включення IВКЛ max = 20мкА
Струм вимкнення IВИКЛ min = 1 мА
Напруга на базах UБ12 max = 30B
Напруги насичення емітер-база Umax ЕБ нас = 5В при IЕ = 50мА
Коефіцієнт К К = 0,6
Опір між базами RБ12 = 6кОм UЕК = 0,6 · 27 = 16,2
резистор
беремо 1,1Ом.
Напруга живлення схеми беремо UП = 27В
ємність конденсатора
беремо 0,016мкФ.
час розряду
Підставляємо значення в формулу (10) і визначаємо R3
Підставляючи значення в формулу 11, визначаємо R2.
За формулою (9а) вважаємо:
беремо 62Ом.
Цілком аналогічно для тих же часів заряду і розряду, тобто для аналогічної модуляції фазою визначимо:
R6 = 51Ом, R5 = 20Oм,  , С3 = 0,016мкФ
ПЕС
  
 R1
 VT1 R2 RH C2 R4 R7
VT2 VT3
T1 T2
C1 R3 R6 C3
X1
Висновки по роботі.
Розроблено пристрій - фазоімпульсний модулятор. Цей пристрій відповідає заданим вимогам. Розраховані параметри, що дозволяють отримати задані вихідні сигнали. Пристрій має високу ступінь надійності.
Список літератури
С.П. Миклашевський., Промислова електроніка. Вш., 1986.
Л.А. Бессонов., ТОЕ. Вш., 1996..
К.Я. Стародуб., М.М. Михайлов., Промислова електроніка. «Машинобудування»., 1971.
Розрахунок імпульсних пристроїв на напівпровідникових приладах. Під ред. Т.М. Агаханян., «Радянське радіо».
Довідковий посібник з електротехніки та основ електроніки. Під ред. А.В. Нетушіна. Вш. 1986.
|
