Xreferat.com » Рефераты по науке и технике » Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Курсовая работа по курсу: “Электроника”

Московский Авиационный Институт имени Серго Орджоникидзе

Кафедра 301

Москва  2000 год.

Схема устройства:

                         R1

Фазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорах                                                                               Uп

Фазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахUвх                                                                                                                                               -

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах  -               VT1           R2         RH  C2     R4  R7  

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах
Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

        VT2                                     VT3

                                                   T1  T2                       

            C1          R3                               R6         C3

Технические данные:

Напряжение питания схемы: Eп = ± 27В

Условия эксплуатации: температура, °С (-50 ÷ +60)

Частота работы схемы: f  = Фазоимпульсный модулятор на тиристорах 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.

Краткое описание работы.

Схему можно разбить на три основных функциональных блока.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах
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 Фазоимпульсный модулятор на тиристорахтранзистор VT4, обеспечивающий подачу  импульсов продолжительности t 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:

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах.

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 зарядаФазоимпульсный модулятор на тиристорах.При этом положительная обкладка конденсатора С2 окажется подключенной к катоду, а отрицательная – к аноду. Т.о. к прибору прикладывается обратное напряжение Фазоимпульсный модулятор на тиристорах. 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 Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Емкость

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах,

где IПР А - прямой ток нагрузки τВЫКЛ, мкс.

При этом заряд одного импульса токаФазоимпульсный модулятор на тиристорах, где Е=UП

tТС мин для VT4, мкс 0,707С2R4

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.

Математическая модель устройства.

Генератор первообразного  напряжения.

Рассмотрим процесс заряда – разряда емкости С1 в импульсном режиме.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                                     (1)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                              (2)

Уравнение заряда конденсатора С1

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                                 (3)

Уравнение разряда конденсатора С1

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                         (4)

Решая дифференциальные уравнения, получим:

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах, где время заряда емкости С1

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах- время разряда емкости С1

Решая эту систему получим выражение для амплитуды длительности импульса и периода через параметры схемы.

Выражение для амплитуды примет вид

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Длительность импульса.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

В таком случае период

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Математическое описание блока формирующего импульсное напряжение на нагрузке.

Уравнение заряда емкости С2

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                                   (5)

Уравнение разряда емкости С2

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                              (6)

Экспоненту заряда емкости С2 запишем в виде

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах, где Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                     (7)

Экспонента разряда

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах, где Фазоимпульсный модулятор на тиристорах  (8)

Время заряда емкости С2

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Время разряда

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Период

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                                                                            (9)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах  (9)

Математическая модель всего устройства.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                      (1)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах             (2)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах               (3)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах     (4)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах         (5)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах   (6)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                         (7)

где Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                              (8)

где Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                                          (9)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах (9)

4. Синтез схемы.

4.1.Последовательный расчет фазоимпульсного модулятора.

Выбираем транзистор VT1, исходя из его способностей пропустить ток заряда конденсатора С1 за время q2 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 q1.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Рассчитаем величину емкости С1

Задаемся временем заряда Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Из формулы (3) время заряда

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах, откуда

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Выбираем транзистор задаваясь временем заряда и током Фазоимпульсный модулятор на тиристорах,

Где t3-время заряда емкости С1,tnVT1-время переключения транзистора VT1 можно не учитывать в виду его малости по сравнению c tЗ (tnVT»Фазоимпульсный модулятор на тиристорах)

Задаемся q2=tp – временем разряда емкости С1.

Из уравнения (3) получаем

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Из уравнения (4) находим R4

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах    (9а)

Решая совместно уравнение (1) и (2) получим

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах   (10)

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах  (11)

Таким образом, получили все номиналы элементов, образующих требуемый модулируемый импульс.

Численный расчет схемы.

Выбираем транзистор МП42Б служащий для устройств переключения и с небольшим сопротивлением RКЭ, которые в основном определяется сопротивлением коллектора rk

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

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

Резистор

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

берем 1,1Ом.

Напряжение питания схемы берем UП=27В

Емкость конденсатора

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

берем 0,016мкФ.

Время разряда

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Подставляем значения в формулу (10) и определяем R3

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

Подставляя значения в формулу 11, определяем R2.

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

По формуле (9а) считаем:

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

берем 62Ом.

Совершенно аналогично для тех же времен заряда и разряда, то есть для аналогичной модуляции фазой определим:

R6=51Ом, R5=20Oм, Фазоимпульсный модулятор на тиристорах, С3=0,016мкФ

ПЭС

                        

Фазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорахФазоимпульсный модулятор на тиристорах 

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                           R1                                                                                                              

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах                  VT1            R2         RH  C2     R4  R7  

Фазоимпульсный модулятор на тиристорах
Фазоимпульсный модулятор на тиристорах

        VT2                                    VT3

                                                   T1  T2                      

            C1          R3                               R6         C3

                                                                 

                                                                                                                 X1

5
Фазоимпульсный модулятор на тиристорах
+Еп
-Еп
-Uвх
Фазоимпульсный модулятор на тиристорах          

2
                                               

1

Выводы по работе.

Разработано устройство – фазоимпульсный модулятор. Данное устройство соответствует заданным требованиям. Рассчитаны параметры, позволяющие получить заданные

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: