Аннотация 2
Введение 6
1 Анализ объекта исследования 7
1.1 Краткий обзор, классификация источников питания 7
1.2 Требования, предъявляемые к лабораторному источнику питания 12
1.3 Выбор рабочего варианта 12
2 Разработка лабораторного источника питания 14
2.1 Разработка структурной схемы 14
2.2 Расчет и выбор элементов модуля понижения напряжения 17
2.2.1 Расчет обмоточных данных понижающего трансформатора 17
2.2.2 Расчет и выбор автоматического выключателя 26
2.3 Расчет и выбор элементов преобразователя АС/DC 27
2.3.1 Расчет и выбор элементов защиты 27
2.3.2 Расчет и выбор элементов преобразования и выпрямления
электрического тока 27
2.4 Расчет и выбор элементов преобразователя DC/DC 28
2.5 Расчет и выбор элементов блока измерения 37
3 Разработка конструкции лабораторного источника питания 38
4 Технология изготовления печатных плат 40
4.1 Конструирование печатных плат 40
4.2 Технология производства печатных плат 41
4.3 Технология изготовления печатных плат лабораторного источника
питания 43
Заключение 45
Список используемых источников 46
В электротехнике источник питания - это устройство, которое преобразует электрическую энергию в выходное электрическое напряжение, ток и частоту, необходимые для подключенного электрического прибора. «Источник питания преобразует переменный ток в постоянный ток и питает различные электронные устройства (компьютер, телевизор, принтер, роутер, низковольтные источники света и т. д.). Есть два различных вида источника питания: источник напряжения (обеспечивает постоянное напряжение) и источник тока (обеспечивает постоянный ток)» [1].
Лабораторные блоки питания служат источниками вторичного питания различных радиоэлектронных устройств. Они обеспечивают
стабилизированным выходным напряжением и током электронные схемы при проведении лабораторных исследований или в процессе ремонта электрического или электронного оборудования.
«Лабораторные источники питания позволяют получать регулируемое, точное и стабильное постоянное напряжение или постоянный ток. Выходное напряжение и ток можно плавно регулировать в установленных для каждого блока пределах. Источники питания бывают одноканальные, 2-х или 3-х канальные, программируемые, с электронным отключением нагрузки, с принудительным обдувом, с защитой от перегрева и короткого замыкания и различными интерфейсами» [2].
«По качеству выходного напряжения источники питания различают:
- стабилизированные источники, напряжение которых поддерживается на постоянном уровне независимо от колебаний тока;
- нестабилизированные источники, в которых выходное напряжение может изменяться в зависимости от колебаний тока» [3].
Цель работы является разработка лабораторного источника питания в соответствии с заданными параметрами.
В представленной выпускной работы разработана проектная документация для создания лабораторного источника питания с регулируемым напряжение 0...24В и мощностью нагрузки до 3А. Лабораторный источник питания содержит следующие функциональные блоки:
- модуль понижения напряжения;
- преобразователь AC/DC;
- преобразователь DC/DC;
- блок измерения;
- блок защиты от КЗ и перегрузки.
Понижение уровня напряжения сети до низковольтных 24В происходит с помощью трансформатора ОСМ1 0,25 380/220-220-110-36-24-12-5, который помимо этого выполняет функцию гальванической развязки между сетью и источником питания. В блоке преобразования переменного тока в постоянный, выпрямление происходит с помощью выпрямительных мостов KBU6B. Сглаживание пульсаций выпрямленного напряжения производится электролитическими конденсаторами ECAP 2200 мкФ. Преобразователь DC/DC собран на микросхеме LM2596S-HVS. В блоке измерения применен цифровой амперметр/вольтметр с пределами измерения напряжения 0-100В, тока 0-50А модели М4001. В качестве шунта применили шунт 75ШМП1-50- 0,5 класса точности 0,5. В блоке защиты от короткого замыкания и перегрузки применены две ступени защиты. Первая ступень защиты от короткого замыкания реализована на миниатюрном электромагнитном реле RL. Вторая ступень защиты от перегрузки реализовано с применением реле контроля тока РКТ-3.
Рассчитанные и выбранные элементы полностью удовлетворяют заданным параметрам лабораторного источника питания, обладают высокой надежностью и долговечностью.
