1. Задание
2. Временные диаграммы
3. Введение
4. Краткое описание работы
5. Математическая модель
6. Математическое описание блока формирующего импульсное напряжение на нагрузке
7. Математическая модель всего устройства
8. Синтез схемы
9. Численный расчёт схемы
10. ПЭС
11. Выводы по работе
12. Список использованной литературы
13. Приложение
1. Задание.
“Фазоимпульсный модулятор на тиристорах.”
Технические данные:
* Напряжение питания схемы: Eп = ± 27В
* Условия эксплуатации: температура, °С (-50 ? +60)
* Частота работы схемы: f = Гц
Временные диаграммы.
Введение.
Данное устройство предназначено для фазоимпульсной модуляции.
Генератор пилообразного напряжения выполнен на транзисторе VT1 и двухбазовом диоде (или однопереходном транзисторе) VT2, конденсаторе С1 и резисторе R3.
Угол отсечки регулируется с помощью второго однопереходного транзистора VT3, на котором также построен генератор импульсов.
Схема довольно проста, легко настраивается и перестраивается, обладает высокой надежностью.
Применяется для регулирования тока (напряжения) накала в печах.
2. Краткое описание работы.
Схему можно разбить на три основных функциональных блока.
2.1.Описание работы устройства.
Генератор пилообразного напряжения, построенный на транзисторе VT1, конденсаторе С1 и резисторе R1, вырабатывает импульсы, подаваемые на однопереходный транзистор ОПТ, который в свою очередь открывает на время транзистор VT4, обеспечивающий подачу импульсов продолжительности ? на нагрузку RH. Для фазовой модуляции импульсов используется схема на ОПТ VT3.
2.2.Описание работы генератора пилообразного напряжения.
При подключении напряжения UBX на транзистор VT1 конденсатор С1 начинает заряжаться через транзистор и резистор R1 до напряжения U(t1),определяемого величиной напряжения включения ОПТ.
Зарядившись до указанной величины конденсатор С1 начнет разряжаться через ОПТ VT2 и резистор R3.
2.3.Описание работы генератора импульсов.
При подаче напряжения на транзистор VT1 тиристор VT4 и двухбазовый диод (ОПТ) VT2 остаются запертыми, а конденсатор С1 начнет заряжаться через открытый транзистор VT1 и резистор R1. При достижении величины напряжение UЭ ВКЛ , при котором эммиттер - база 1 ОПТ VT2 окажется открытым. В этот момент включается VT2 и конденсатор С1 разряжается через цепь эмиттер-база1 VT2 и резистор R3.
Импульс, снимаемый с этого резистора, отопрет тиристор VT4 и напряжение источника питания окажется приложенным к нагрузке. Пока ток нагрузки IH?IУД тиристор остается открытым. Длительность задержки:
Когда открыт VT4, ток через нагрузку RH заряжает конденсатор С2 по цепи R4-C2-VT4. После заряда конденсатора С2 и отпирания VT5 от генератора модулирующего сигнала, конденсаторС2 подключается параллельно тиристору. Продолжительность заряда.При этом положительная обкладка конденсатора С2 окажется подключенной к катоду, а отрицательная – к аноду. Т.о. к прибору прикладывается обратное напряжение . В цепи, образованной конденсатором VT5 и тиристором VT4 возникает обратный ток, который проходит через прибор в обратном направлении. Когда результирующий ток прибора становится меньше IУД, последний запирается.
Должно быть
Емкость
Если варьировать моментом отпирания тиристора, то ток через прибор и нагрузку будет протекать только в течение какой-то определенной части импульса. Так при небольшой задержке тиристор может быть отперт в начале импульса, при больших задержках – в любой точке импульса, либо в его конце. Тем самым можно регулировать средний за период ток, проходящий в нагрузке, от максимального почти до нуля. Такой способ управления называется фазовым регулированием или фазовым управлением, фазовым модулированием поскольку при этом изменяется сдвиг фаз между импульсом и началом протекания прямого тока.
4. Синтез схемы.
4.1.Последовательный расчет фазоимпульсного модулятора.
Выбираем транзистор VT1, исходя из его способностей пропустить ток заряда конденсатора С1 за время ?2 и выбираем двухбазовый диод Uc1 и пропускаем ток падение напряжения которого на резисторе R3 открывает тиристор VT4. Выбираем тиристор VT4, напряжение VБ12 которого меньше 30B и время отпертого состояния которого соответствует времени ?1.
Численный расчет схемы.
Выбираем транзистор МП42Б служащий для устройств переключения и с небольшим сопротивлением RКЭ, которые в основном определяется сопротивлением коллектора rk
Выбираем тиристор К4104Б со следующими характеристиками:
Постоянный ток в закрытом состояние Iзс = 0,5мВ
Отпирающий постоянный ток управления IY от=20мА
Отпирающее постоянное напряжение управления UУ от=2В
Напряжение в открытом состояние UОС=2В
Неотпирающее постоянное напряжение управления UУНОТ=0,1В
Время включения tвкл=0,29мkс
Время выключения tвыкл=2,5мkс
Предельно допустимые параметры:
Постоянное напряжение в закрытом состояние UЗ с max=30B
Постоянное обратное напряжение UОБР max=6B
Постоянный ток в открытом состоянии IОС min=0,1A
Постоянный прямой ток управления IУ min0=0,03B
Средняя рассеиваемая мощность PСР РАС=0,2В
Выбираем двухбазовый или управляемый диод, или однопереходной транзистор ОПТ: К117А со следующими предельно допустимыми параметрами:
Ток эмиттера IЭ max=50мА
Ток эмиттер-база IЭБО max=1мкА
Ток включения IВКЛ max=20мкА
Ток выключения IВЫКЛ min=1мА
Напряжение на базах UБ12 max=30B
Напряжения насыщения эмиттер-база Umax ЭБ нас=5В при IЭ=50мА
Коэффициент К К=0,6
Сопротивление между базами RБ12=6кОм UЭК=0,6·27=16,2
Выводы по работе.
Разработано устройство – фазоимпульсный модулятор. Данное устройство соответствует заданным требованиям. Рассчитаны параметры, позволяющие получить заданные выходные сигналы. Устройство имеет высокую степень надёжности.
Литература.
1. С.П. Миклашевский., Промышленная электроника. Вш.,1986.
2. Л.А. Бессонов., ТОЭ. Вш.,1996.
3. К.Я. Стародуб., Н.Н. Михайлов., Промышленная электроника. «Машиностроение».,1971.
4. Расчёт импульсных устройств на полупроводниковых приборах. Под ред. Т.М. Агаханяна., «Советское радио».
5. Справочное пособие по электротехнике и основам электроники. Под ред. А.В. Нетушина. Вш. 1986.