Spis treści
SPIS TREÅšCI ......................................................................................................................1
OBJAÅšNIENIA WST
PNE..................................................................................................2
1. WZORY ........................................................................................................................2
Prostownik mostkowy............................................................................................................................................... 2
Transformator sieciowy............................................................................................................................................. 3
2. OBLICZENIA PROJEKTOWE .....................................................................................4
2.1. Metoda analityczna ............................................................................................................................................ 4
2.1.1. Prostownik współpracujący ze stabilizatorem ................................................................................................. 4
Minimalne napięcie wyjściowe prostownika ............................................................................................................ 4
Średnie napięcie wyjściowe prostownika.................................................................................................................. 4
Rezystancja obciążenia ............................................................................................................................................. 4
2.1.2. Transformator .................................................................................................................................................. 4
Moc znamionowa (skuteczna)................................................................................................................................... 4
Rezystancja wewnętrzna transformatora................................................................................................................... 5
Prąd skuteczny uzwojnienia wtórnego ...................................................................................................................... 5
Pozostałe parametry transformatora.......................................................................................................................... 5
2.1.3. Pojemność filtrująca ........................................................................................................................................ 6
Pojemność ................................................................................................................................................................. 6
Napięcie przebicia..................................................................................................................................................... 6
Ostateczne parametry kondensatora.......................................................................................................................... 6
2.1.4. Diody prostownicze......................................................................................................................................... 6
Åšredni prÄ…d przewodzenia ......................................................................................................................................... 6
PrÄ…d maksymalny...................................................................................................................................................... 6
Maksymalne napięcie wsteczne ................................................................................................................................ 6
Impuls prÄ…du rozruchu .............................................................................................................................................. 6
Ostateczne parametry diod ........................................................................................................................................ 6
2.2. Symulacja............................................................................................................................................................ 8
2.2.1. Pierwsza symulacja.......................................................................................................................................... 8
2.2.2. Korekta ............................................................................................................................................................ 9
2.2.3. Druga symulacja ............................................................................................................................................ 10
2.3. Stabilizator........................................................................................................................................................ 11
2.4. Metoda graficzna.............................................................................................................................................. 12
2.4.1. Obliczenia...................................................................................................................................................... 12
2.4.2. Symulacja i korekty ....................................................................................................................................... 15
2.5. Bezpiecznik ....................................................................................................................................................... 15
3. PA
YTKA DRUKOWANA ............................................................................................16
4. OBUDOWA ................................................................................................................17
5. KOSZTORYS .............................................................................................................18
BIBLIOGRAFIA / ZAA

CZNIKI ........................................................................................19
1
Objaśnienia wstępne
Prezentowany w projekcie zasilacz jest próbą skopiowania pod względem parametrów zasilacza PSA
230S firmy BOSS (Roland) przeznaczonego do zasilania efektów gitarowych tejże firmy. W związku z tym,
że jest to zasilacz do urządzeń audio należy zastosować możliwie najlepszą stabilizację i filtrację prądu przy
dostępnych środkach. Dlatego też zastąpiono konfiguracje prostownika jednopołówkowego na prostownik z
mostkiem Graetza, oraz zmieniono zadane parametry na takie jakie sÄ… w oryginalnym zasilaczu PSA 230S.
Tabela 1. Oryginalne parametry zasilacza PSA 230S1
" switchmode power supply,
" 9V DC,
" 500mA,
" 110-240 Volt,
" 50-60Hz,
" centre negative polarity,
" 2.2/5.5mm connector (inside/outside),
" 305 cm cable lenght,
" power LED,
" weight: 142 g.
W projekcie został wykorzystany transformator firmy Indel. W zasilaczu wykorzystano również 9V
stabilizator LM7809 firmy Unisonic Technologies [1] oraz diody z serii 1N400x [2].
Poniżej przedstawiono schemat poglądowy zasilacza.
Rys. 1. Schemat poglÄ…dowy zrealizowanego zasilacza
1. Wzory
Prostownik mostkowy:
-napięcie wyjściowe:
RS öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚ (1)
U0 E" (U2m0 - 2UF)ëÅ‚1-
ìÅ‚
2R0 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
-międzyszczytowe napięcie tętnień:
I0 ëÅ‚ RS öÅ‚
ìÅ‚1- 4 ÷Å‚
(2)
U E"
tpp
ìÅ‚
2Cf 2R0 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
-napięcie wyjściowe minimalne:
2
U0 min E" U0 - Utpp (3)
3
-napięcie wyjściowe biegu jałowego (prostownika nieobciążonego)
U00 = U2m0 - 2UF
(4)
1
http://www.thomann.de/pl/boss_psa_230.htm
2
-maksymalne napięcie wsteczne diod prostowniczych:
(5)
URM = U2m0
-średni prąd przewodzenia diod prostowniczych:
1
(6)
Iśr E" I0
2
-szczytowy prÄ…d przewodzenia diod prostowniczych:
U2m0 - 2UF
Imax E" (7)
2RSR0
-szczytowy prąd przewodzenia diod w prostowniku bez pojemności filtrującej:
U2m0 - 2UF
Imax =
(8)
RS + R0
-impuls prÄ…du rozruchu prostownika:
U2m - 2U
F
Ir = (9)
RS
-współczynnik tętnień napięcia wyjściowego:
U
tpp
(10)
kt = Å"100%
U0
gdzie:
R0  rezystancja obciążenia prostownika
RS  rezystancja wewnętrzna transformatora
U0  średnie napięcie wyjściowe prostownika (na obciążeniu R0)
U00  amplituda napięcia na wyjściu nie obciążonego prostownika (przy braku R0)
U2m  amplituda napięcia na zaciskach obciążonego transformatora (z obciążeniem R0)
U2m0  amplituda napięcia na zaciskach nie obciążonego transformatora (przy braku R0)
UF  spadek napięcia na diodzie prostowniczej
Utpp  międzyszczytowe napięcie tętnień na wyjściu prostownika (na obciążeniu R0)
URM  napięcie wsteczne na diodzie prostowniczej (przy polaryzacji zaporowej)
I0  średni prąd wyjściowy prostownika (płynący przez R0)
Iśr  średni prąd diody prostowniczej
Imax  maksymalny prÄ…d diody prostowniczej
Ir  impuls prądu rozruchowego prostownika (po włączeniu napięcia)
C  pojemność filtrująca
f  częstotliwość napięcia sieciowego równa 50 Hz
Transformator sieciowy:
-napięcie skuteczne uzwojnienia wtórnego:
U2m
(11)
U2sk =
2
-prąd skuteczny uzwojnienia wtórnego:
I2m
(12)
I2sk =
2
-napięcie skuteczne biegu jałowego uzwojnienia wtórnego:
U2m0
(13)
U2sk0 =
2
-moc znamionowa (skuteczna) transformatora:
(14)
PN E" Ä…I0(U0 + 2UF)
3
-moc znamionowa transformatora wyrażona parametrami podawanymi przez producentów:
(15)
PN = U2skI2sk
-współczynnik określający spadek napięcia przy obciążeniu znamionowym:
U2sk0 U2m0
sU = = (16)
U2sk U2m
-obciążenie znamionowe:
U2sk
RN =
(17)
I2sk
-rezystancja wewnętrzna transformatora:
RS = RN(sU -1)
(18)
-przekładnia transformatora:
U1sk z1
p = =
(19)
U2sk0 z2
-rezystancja wewnętrzna transformatora widziana z zacisków uzwojnienia wtórnego:
rpierwotne
RS = rwtórne +
(20)
p2
2. Obliczenia projektowe
2.1. Metoda analityczna
2.1.1. Prostownik współpracujący ze stabilizatorem
Minimalne napięcie wyjściowe prostownika
Napięcie wyjściowe zasilacza, zgodnie z tabelą 1, powinno wynosić Uwy = 9V oraz minimalne napięcie
wejściowe układu LM7809 zapewniające jego poprawną pracę musi być o 2V większe od napięcia
wyjÅ›ciowego [1]. Stad wynika, że U0 min -U = U Ò! U0 min = U + U = 2 + 9 = 11 V , gdzie
wy dropout dropout wy
U0min jest minimalnym napięciem wyjściowym prostownika.
Średnie napięcie wyjściowe prostownika
Ustalono, że średnie napięcie wyjściowe prostownika wyniesie 12V, następnie przekształcając wzór (3)
obliczono międzyszczytowe napięcie tętnień na wyjściu prostownika.
2
U0 = U0min + Utpp üÅ‚
2
ôÅ‚
Ò! U0min + Utpp = 12 Ò! Utpp = (12 -U0min )3 = (12 -11)3 = 1.5 V
3
żł
3 2 2
ôÅ‚
U0 = 12
þÅ‚
Rezystancja obciążenia
U0 12
Rezystancję obciążenia prostownika obliczono korzystając ze wzoru R0 = = = 24 &! , gdzie I0 jest
I0 0.5
średnim prądem wyjściowym prostownika (płynący przez R0) i w przybliżeniu jest równy Iwy tj. prądowi
wyjściowemu zasilacza.
2.1.2. Transformator
Moc znamionowa (skuteczna)
Moc znamionową transformatora dobrano tak aby miała ona wartość typowego transformatora oraz tak aby
zapewnić odpowiednią sprawność transformatora (zwiększając współczynnik kształtu prądu). Współczynnik
kształtu prądu dla prostownika mostkowego wynosi ą = 1.23. Podstawiając dane do wzoru (14)
mostkowy
otrzymano, że moc znamionowa będzie wynosić około 10W, w związku z tym założono, że moc będzie
wynosić równo 10W (aby łatwo dobrać transformator) i pod tę wartość dobrano współczynnik kształtu.
4
PN E" Ä…I0(U0 + 2UF)
üÅ‚
10 10
Ò! Ä…I0(U0 + 2UF)= 10 Ò! Ä… = = H"1.43,
żł
PN =10 I0(U0 + 2UF) 0.5(12 + 2)
þÅ‚
gdzie UF jest spadkiem napięcia na diodzie prostowniczej i wynosi ono 1V w przypadku diod z serii 1N400x [2].
Ä… = 1.43 = Ä…mostkowy + 0.2
Ustalono, że zostanie wykorzystany transformator toroidalny o mocy znamionowej 10W, parametry tego
transformatora znajdujÄ… siÄ™ w tabeli 2.
Tabela 2. Dane wybranego transformatora z rdzeniem toroidalnym dla napięcia U1sk = 230 V oraz f = 50 Hz
Liczba zwojów
Åšrednica
Znormalizowana
Liczba zwojów
uzwojnienia wtórnego
Moc Współczynnik
przewodu
średnica przewodu
Typ rdzenia
uzwojnienia
na wolt napięcia
znamionowa start napięcia
uzwojnienia
uzwojnienia wtórnego
(długość boku
pierwotnego
skutecznego
pierwotnego
d2 mm
w mm) PN [W] sU
[ ]
I2 m
z1 z2 2
A
1
d1 [mm] [ ]
2
U2 m V
60 10 1.18 3500 0.15 19.83 0.49
Rezystancja wewnętrzna transformatora
Rezystancję wewnętrzną RS transformatora obliczono w dwóch krokach.
1. Przyjęto, że napięcie skuteczne uzwojnienia wtórnego transformatora U2sk H" U0 min = 11 V , a
następnie korzystając z równań (17) i (18) obliczono wstępnie rezystancję RS.
2
U2sk 112
RS = RN(sU -1)= Å"(sU -1)= Å"(1.18 -1)= 2.178 &!
PN 10
Po wyliczeniu RS należało sprawdzić czy dla otrzymanej wartości rezystancji napięcie U0 będzie takie samo
jak wyliczone wcześniej. Korzystając ze wzorów (1), (11) i (16) obliczono:
ëÅ‚
RS öÅ‚ RS öÅ‚
2.178
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
U0 = (U2m0 - 2UF)ìÅ‚1- = (sU Å"U2sk Å" 2 - 2UF)ëÅ‚1- = (1.18Å"11Å" 2 - 2)(1- )H" 12.87 V
2Å"24
ìÅ‚
2R0 ÷Å‚ 2R0 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
2. Otrzymana w pierwszym kroku wartość napięcia U0 jest o 0.87V za duża w związku z czym w
kolejnym kroku przyjęto, że U2sk H" U0min - 0.87 = 10.13 V , po czym obliczono ponownie wartość RS.
2
U2sk 10.132
RS = RN(sU -1)= Å"(sU -1)= Å"(1.18 -1)H" 1.85 &! .
PN 10
Dla nowej wartości RS ponownie sprawdzono wartość napięcia U0.
RS öÅ‚ RS öÅ‚
1.85
ìÅ‚ ÷Å‚ ìÅ‚ ÷Å‚
U0 = (U2m0 - 2UF)ëÅ‚1- =(sU Å"U2sk Å" 2 - 2UF)ëÅ‚1- =(1.18Å"10.13Å" 2 - 2)(1- )H" 11.98V
2Å"24
ìÅ‚ ìÅ‚
2R0 ÷Å‚ 2R0 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
Otrzymaną wartość U0 można uznać za równą tej którą przyjęto w punkcie 2.1.1.
Prąd skuteczny uzwojnienia wtórnego
PrÄ…d znamionowy obliczono ze wzoru (15).
PN
I2sk = H" 1 A .
U2sk
Pozostałe parametry transformatora
Uzwojnienia pierwotne: z1 = 3500 zwojów,
d1 = 0.15 mm .
Uzwojnienia wtórne: z2 =19.83Å"10.1 = 200.283 H" 201zwojów,
d2 = 0.49Å" 1 = 0.49 mm .
5
2.1.3. Pojemność filtrująca
Pojemność
Korzystając ze wzoru (2) obliczono pojemność filtrującą C.
ëÅ‚ öÅ‚
I0 ëÅ‚ RS öÅ‚ 0.5 1.85
ìÅ‚1- 4 ÷Å‚ ìÅ‚1- 4
÷Å‚
C E" = H" 1856.4 µF .
ìÅ‚ ìÅ‚ ÷Å‚
2Utpp f 2R0 ÷Å‚ 2Å"1.5Å"50 2Å" 24
íÅ‚ Å‚Å‚ íÅ‚ Å‚Å‚
Napięcie przebicia
Maksymalne napięcie jakie może być przyłożone pomiędzy okładki kondensatora jest równe napięciu
wyjściowemu nieobciążonego prostownika. Obliczono je ze wzoru (4).
U00 = U2m0 - 2UF = sU Å"U2sk Å" 2 - 2UF =1.18Å"10.13Å" 2 - 2 H" 15 V
Ostateczne parametry kondensatora
Dobór kondensora elektrolitycznego jest ograniczony ze względu na wartości pojemności kondensatorów
oferowanych przez producentów [3]. Najlepszym rozwiązaniem w tym przypadku będzie wykorzystanie
kondensatora elektrolitycznego o pojemnoÅ›ci 2200µF (wiÄ™ksza od otrzymanej pojemność zmniejszy
tętnienia) oraz napięciu przebicia 25V (większe napięcie będzie bezpieczniejsze dla układu).
2.1.4. Diody prostownicze
Åšredni prÄ…d przewodzenia
Åšredni prÄ…d przewodzenia diod wyznaczono ze wzoru (6).
1
Iśr = I0 = 0.25 A .
2
PrÄ…d maksymalny
Maksymalny prąd jaki popłynie przez diody obliczono ze wzoru (7).
U - 2UF sU Å"U2sk Å" 2 - 2U 1.18 Å"10.13Å" 2 - 2
2m0 F
Imax E" = = H" 1.58 A
2RSR0 2RSR0 2 Å"1.85Å" 24
Maksymalne napięcie wsteczne
Maksymalne napięcie wsteczne mogące wystąpić na diodach wyznaczono z zależności (5)
URM = U2m0 = sU Å"U2sk Å" 2 =1.18Å"10.13Å" 2 H"17 V .
Impuls prÄ…du rozruchu
Prądowy impuls powstający przy włączeniu prostownika obliczono z zależności (9).
U2m0 - 2UF U2sk Å" 2 - 2UF 10.13Å" 2 - 2
Ir = = = H" 6.66 A
RS RS 1.85
Ostateczne parametry diod
W oparciu o wyznaczone wyżej wartości wybrano diodę prostowniczą typu 1N4001 [3] o następujących
parametrach:
UF =1 V
IśrMAX = 1 A
URfmax = 50 V
IrMAX = 30 A
Parametry obliczone w punkcie 2.1 zebrano w tabelach 3 oraz 4.
6
Tabela 3. Nie skorygowane parametry prostownika obliczone w punkcie 2.1
Parametry (prostownik mostkowy) Symbol Wartość
Napięcie wyjściowe (za stabilizatorem)
Uwy 9V
Iwy
Prąd wyjściowy (za stabilizatorem)
0.5A
Napięcie wyjściowe minimalne prostownika U0 min
11V
Średnie napięcie wyjściowe prostownika (na obciążeniu R0) U0
12V
Średni prąd wyjściowy prostownika (płynący przez R0)
I0 0.5A
U
Międzyszczytowe napięcie tętnień na wyjściu prostownika (na obciążeniu R0)
1.5V
tpp
Rezystancja obciążenia prostownika
R0 24 &!
Pojemność filtrująca
C 1856.4µF
Amplituda napięcia na wyjściu nie obciążonego prostownika (przy braku R0) U00
15V
Kondensator
 2200µF/25V
Spadek napięcia na diodzie prostowniczej
UF 1V
Średni prąd przewodzenia diod prostowniczych Iśr
0.25A
Maksymalny prÄ…d przewodzenia diod prostowniczych Imax
1.58A
Maksymalne napięcie wsteczne diod prostowniczych (przy polaryzacji
URM 17V
zaporowej)
Impuls prądu rozruchowego prostownika (po włączeniu napięcia) Ir 6.66A
Częstotliwość napięcia sieciowego
f 50Hz
Tabela 4. Nie skorygowane parametry transformatora obliczone w punkcie 2.1
Parametry (transformator sieciowy) Symbol Wartość
Moc znamionowa PN
10 W
Ä…mostkowy
Współczynnik kształtu prądu dla prostownika mostkowego
1.23
Współczynnik kształtu prądu (dobrany)
Ä… 1.43
Rezystancja wewnętrzna transformatora RS
1.85&!
Napięcie skuteczne uzwojnienia pierwotnego
U1sk 230V
Napięcie skuteczne uzwojnienia wtórnego U
10.1V
2sk
Prąd skuteczny uzwojnienia wtórnego I2sk
1A
Liczba zwojów uzwojnienia pierwotnego
z1 3500
Liczba zwojów uzwojnienia wtórnego
z2 201
Åšrednica przewodu uzwojnienia pierwotnego
d1 0.15 mm
Średnica przewodu uzwojnienia wtórnego
d2 0.49 mm
Współczynnik określający spadek napięcia przy obciążeniu znamionowym sU
1.18
7
2.2. Symulacja
2.2.1. Pierwsza symulacja
Znając wszystkie potrzebne parametry prostownika przystąpiono do symulacji celem sprawdzenia czy działa
on zgodnie z zamierzeniami. Symulacje wykonano w programie Multisim. Schemat symulowanego
prostownika przedstawiono na rys. 2.
Rys. 2. Schemat układu symulowanego prostownika
Napięcie z
ródła obliczono ze wzoru (16).
U2sk0 = sU Å"U2sk =1.18Å"10.1 H"11.92 V
Wyniki dla pierwszej symulacji to:
U0 E" 11.57 V
U0min E" 10.91 V
U E" 1.32 V
tpp
I0 E" 0.48 A
Wyniki są zbliżone do obliczonych w punkcie 2.1 lecz napięcie U0min należy zwiększyć by prostownik
należycie współpracował ze stabilizatorem. Wyniki pierwszej symulacji2 przy takim samym podłączeniu jak
na rys. 3 przedstawiajÄ… rys. 4 i 5.
Rys. 3. Sposób podłączenie przyrządów przy symulacji
2
Rezystancja Rs została wybrana z listy dostępnych wartości.
8
Rys. 4. Wskazania multimetrów (symulacja I)
Rys. 5. Wskazania oscyloskopów (symulacja I)
2.2.2. Korekta
Zgodnie z tym co ustalono w punkcie 2.1.1 napięcie U0min powinno wynosić minimum 11V w związku z tym
zwiększono napięcie uzwojnienia wtórnego transformatora. Napięcie to zwiększono o 0.5V (RMS) co dało
U2sk0 = 12.42V. Zmiana ta pociÄ…gnęła za sobÄ… zmianÄ™ liczby zwojów uzwojnienia wtórnego o 19.83 · 0.5 =
9.915 H" 10 zwojów. Skorygowana liczba zwojów wynosi z2 = 211 zwojów.
9
2.2.3. Druga symulacja
Po skorygowaniu wartości napięcia dokonano symulacji ponownie. Wyniki dla drugiej symulacji to:
U0 E" 12.12 V
U0min E" 11.43 V
Utpp E" 1.38 V
I0 E" 0.51 A
Uzyskane wyniki są w przybliżeniu równe tym obliczonym w punkcie 2.1. Napięcie tętnień jest mniejsze ze
względu na zastosowanie większej pojemności filtrującej. Wyniki drugiej symulacji przy takim samym
podłączeniu jak na rys. 3 przedstawia rys. 6.
Rys. 6. Wskazania przyrządów (symulacja II)
10
2.3. Stabilizator
Po korekcji parametrów prostownika bez stabilizatora zastąpiono obciążenie R0 = 24&! stabilizatorem
LM7809, który z kolei obciążono tak by prąd wyjściowy Iwy E" I0 H" 0.5 A . Rezystancję obciążenia
Uwy 9
stabilizatora wyznaczono ze wzoru Rwy = = = 18 &! . Po zasymulowaniu układu dla tej wartości
Iwy 0.5
skorygowano ją jeszcze tak aby otrzymać odpowiednią wartość prądu. Zgodnie z danymi katalogowymi
stabilizatora minimalna wartość napięcia na wyjściu wynosi 8.64V i w tym przypadku wartość napięcia była
zbliżona do wartości minimalnej. Schemat prostownika ze stabilizatorem oraz sposób podłączenie
przyrządów pomiarowych w symulacji przedstawia rys. 7.
Rys. 7. Symulacja zasilacza stabilizowanego
Rys. 8. Wskazania przyrządów pomiaru zasilacza stabilizowanego
Parametry wyjściowe zasilacza stabilizowanego wynoszą:
Iwy H" 0.5 A
.
U H" 8.76 V
wy
Otrzymane parametry są dopuszczalne pomimo tego, że nie osiągnięto zamierzonego napięcia 9V na
wyjściu. Aby otrzymać zamierzone napięcie z większą dokładnością należałoby zastosować stabilizator o
lepszej tolerancji.
11
2.4. Metoda graficzna
2.4.1. Obliczenia
Krok I
Określenie parametrów wyjściowych prostownika (analogicznie jak w punkcie 2.1.1.):
U0 = 12 V
I0 = 0.5 A
U0min = 11 V .
R0 = 24 &!
Utpp = 1.5 V
Krok II
Założono, że RS = 2.4 &! . Następnie określono, stosunek rezystancji obciążenia do rezystancji wewnętrznej
R0 24
transformatora: = = 10 .
RS 2.4
Krok III
Utpp
1.5
Obliczono współczynnik tÄ™tnieÅ„ korzystajÄ…c ze wzoru (10): kt = Å"100% = Å"100% = 12.5% , a
U0 12
R0
następnie znając współczynnik tętnień oraz stosunek wyznaczono z diagramu Shadego (rys. 9) wartość
RS
16 16
iloczynu 2Ä„fR0C = 16 , z którego wyliczono wartość pojemnoÅ›ci C = = H" 2122.07 µF.
2Ä„fR0 2Ä„ Å"50Å" 24
Wartość tÄ™ zaokrÄ…glono do 2200µF by uniknąć zwiÄ™kszeniu tÄ™tnieÅ„.
Krok IV
Znając wartość iloczynu 2ĄfR0C = 16 , wyznaczono z diagramu (rys. 10) wartość współczynnika
U0
wykorzystania napiÄ™cia prostownika ·U = 100% = 69% , a nastÄ™pnie obliczono wartość napiÄ™cia
U2m0
U0 12
U2m0 = 100% = 100% = 17.39 V .
·U 69%
Krok V
Korzystając ze wzoru (4) wyznaczono maksymalne napięcie jakie może pojawić się na pojemności
filtrujÄ…cej: U00 = U2m0 - 2UF = 17.39 - 2 = 15.39 V .
Na podstawie wyznaczonych parametrów ustalono, że zostanie wykorzystany kondensator o parametrach
2200µF/25V (wiÄ™ksze dopuszczalne napiÄ™cie w celu zabezpieczenia przed przebiciem).
Krok VI
Wyznaczono średni prąd diod prostowniczych korzystając ze wzoru (6):
1 1 1
IÅ›r E" I0 = Å" = 0.25 A .
2 2 2
Isk
Z diagramu (rys. 11) wyznaczono stosunek = 1.65 , a następnie wartość prądu skutecznego płynącego
Iśr
przez diody prostownicze: Isk = 1.65Å" IÅ›r = 1.65Å"0.25 H" 0.413 A .
Imax
Stosunek prądu maksymalnego diod do prądu średniego = 3.3 wyznaczono z diagramu z rys. 12, a
Iśr
nastÄ™pnie obliczono wartość prÄ…du maksymalnego diod: Imax = 3.3Å" IÅ›r = 3.3Å"0.25 = 0.825 A .
Maksymalne napięcie wsteczne na diodach wyznaczono z zależności (5): URM = U2m0 = 17.39 V .
U2m0 - 2UF 17.39 - 2
Wartość prądu rozruchowego wyznaczono ze wzoru (9): Ir = = H" 6.41 A .
RS 2.4
Projekt ten jest autorstwa użytkownika bienieck.
12
Rys. 9. Wyznaczanie wartości iloczynu 2ĄfR0C
Rys. 10. Wyznaczanie wartości współczynnika wykorzystania napięcia
13
Rys. 11. Określenie wartości stosunku prądu skutecznego diod do prądu średniego
Rys. 12. Wyznaczenie stosunku prądu maksymalnego diod do prądu średniego
14
2.4.2. Symulacja i korekty
Wykonano symulację prostownika (rys. 3) dla następujących parametrów:
U2sk0 =12.3 V R0 = 24 &!
RS = 2.4 &! C = 2200 µF
Otrzymano:
Utpp H"1.26 V
U0 H"11.5 V
U0min H"10.89 V
I0 H" 0.48 A
Dokonano korekty U2sk0 = 12.8 V po czym otrzymano:
Utpp H"1.32 V
U0 H"12 V
U0min H"11.38 V
I0 H" 0.5 A
Symulacja z podłączonym stabilizatorem dała takie same rezultaty jak te z punktu 2.3.
2.5. Bezpiecznik
Bezpiecznik dobrano wstępnie zgodnie z regułą  bezpiecznik powinien być dobrany na prąd 1,5 do 2 razy
większy od maksymalnego prądu występującego podczas normalnej pracy 3. Obliczono zatem na podstawie
mocy wyjÅ›ciowej Pwy = Iwy Å"Uwy = 0.5Å"8.76 = 4.38 W , że prÄ…d po stronie pierwotnej transformatora
Pwy
wynosi: H" 0.02 A . Zatem bezpiecznik powinien być dobrany na 40mA. Ze względu na spory prąd
230V
załączania (spowodowany duża pojemnością kondensatora) zdecydowano, że bezpiecznik powinien
zadziałać (zwłocznie) dopiero przy 70mA. Niestety nie są sprzedawane bezpieczniki o takiej wartości w
zwiÄ…zku z tym wybrano bezpiecznika na 80mA.
Dane wybranego bezpiecznika pobrane ze strony littelfuse.com podano poniżej.
Tabela 5. Parametry bezpiecznika firmy Littelfuse [4]
Property Value
Ampere Rating (A) 0.08
VAC (V) 250
Opening Slo-Blo®/Time Lag (T)/Time Delay
Package Size TR5 (8.5x8mm)
Nominal Melting I2T (A2sec) 0.023
Nominal Cold Resistance (Ohms) 2.875
Interrupt Rating 35A@250VAC
Nominal Voltage Drop (mV) 370
Nominal Power Dissipation (W) 100
Operating Temperature (deg C) -40°C ÷ +85°C
Moisture Sensitivity Level MIL-STD-202 Method 106
Jest to bezpiecznik przeznaczony do montażu w otworach, odstęp pomiędzy otworami wynosi 5.08mm.
3
Carr J.J., Zasilacze urządzeń elektronicznych - Przewodnik dla początkujących. wydawnictwo BTC, Warszawa 2004 r.
15
3. PÅ‚ytka drukowana
Projekt płytki drukowanej oraz animację 3D wykonano w programie Ultiboard 104. Może zaistnieć potrzeba
przeprojektowania projektu PCB z powodu otrzymania elementów o innych niż przewidziano wymiarach.
Rys. 13. Projekt PCB
Rys. 14. Animacja 3D projektu PCB (bez modelu transformatora)
4
Program Ultiboard 10 nie posiada footprint ów dla transformatorów oraz bezpieczników wykorzystanych w projekcie w związku z
czym projekt layout u zawiera elementy zaprojektowane osobno, pod wymiary podane przez producenta tychże elementów.
16
Rys. 15. Pozytyw PCB (spód) w skali 1:1
4. Obudowa
Do zasilacza przewidziano obudowÄ™ typu z-16 firmy Maszczyk [5]. Obudowa ma wymiary 114x70x63 [mm].
Rys. 16. Obudowa z-16
Rys.17 Dopasowanie zasilacza do dna obudowy (widok z góry)
17
5. Kosztorys
Tabela 6. Spis elementów
Cena
Ilustracja
Lp. Element Opis produktu
(dla celów poglądowych)
(brutto)
50V, 1A, DO-41;
Vrrm max: 50V;
Diody prostownicze
If(AV): 1A;
0.16 PLN
VF max: 1V;
1 DIODES INC.
Ifsm max: 30A;
4 sztuki
1N4001-T zakres temp. pracy: -65°C to +150°C;
diode case S.
2200UF, 25 V;
Niski ESR;
Elektrolityczny aluminiowy;
Kondensator
Pojemność: 2200µF;
7.25 PLN
Capacitance Tolerance: Ä… 20%;
2 PANASONIC
Napięcie znamionowe: 25VDC;
1 sztuka
EEUFM1E222L Seria:FM;
Life Time @ Temperature:7000 hours
@ 105°C;
IC, LINEAR VOLTAGE
REGULATOR,
9V, TO-220;
Stabilizator
Primary Input Voltage: 15V;
NATIONAL 1.60 PLN
Output Voltage Fixed: 9V;
3
No. of Outputs: 1;
SEMICONDUCTOR 1 sztuka
No. of Pins: 3;
Output Current: 1.5A;
LM7809
Operating Temperature Range: 0°C to
+125°C;
TST 10/006, 10/TOR 03-1 toroidalny;
Transformator Indel ~ 30 PLN
nap. pierw. znam. 230V;
4
nap. wtór. pod obc. 8V;
10VA 1 sztuka
prąd uzw. wtór. 1,25A;
Mocowanie 6.15 PLN
5
transformatora 1 sztuka
Bezpiecznik
2.30 PLN
BEZPIECZNIK, PCB, 80mA, 250 V,
6 LITTELFUSE
ZWA
OCZNY
1 sztuka
WICKMANN
wtyk zasilajÄ…cy DC;
0.34 PLN
2,1/5,5mm ;
7 ZÅ‚Ä…cze DC
plastik;
1 sztuka
wtyk sieciowy płaski
bez uziemienia firmy Velleman;
Wtyk ZasilajÄ…cy AC 9.00 PLN
skręcany na przewód;
8
2 Piny;
16A/ 250V 1 sztuka
max napięcie 250 V AC;
max natężenie 10A;
przewód dwużyłowy
0.97 PLN
w izolacji pojedynczej
9 Przewody
TLYp 2x0.22 (cena za mb)
2 metry
obudowa: polistyren wysokoudarowy
5.00 PLN
(ABS);
10 Obudowa typu z-16
wymiary: 114x70x63;
1 sztuka
koszt elementów jest częściowo
RAZEM 64,22 PLN
orientacyjny
18
Bibliografia / załączniki (umieszczone na płycie CD):
[1] LM78xx.pdf, LM78xx dimensions.pdf
[2] 1N400x.pdf
[3] Aluminum Electrolytic Capacitors.pdf
[4] Bezpiecznik.pdf
[5] Obudowa Maszczyk.pdf
19