Меню

Дипломы лабораторный блок питания



Дипломы лабораторный блок питания

    Главная
  • Список секций
  • Физика
  • ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МНОГОЦЕЛЕВОГО РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ШКОЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МНОГОЦЕЛЕВОГО РЕГУЛИРУЕМОГО БЛОКА ПИТАНИЯ

  • Авторы
  • Руководители
  • Файлы работы
  • Наградные документы

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

На сегодняшний день известно большое количество устройств, питающихся от различной величины тока и напряжения. Кроме того, расчет число самодельных электронных устройств. В следствии чего создание многоцелевого блока питания является актуальным.

Цель работы – разработка и реализация функционального лабораторного блока питания (ЛБП) для тестирования, питания, исследования различных устройств. Известны лабораторные блоки питания с возможность изменения выходного тока и выходного напряжения с помощью специального модуля FBcontroller [1], с помощью регулирования через микропроцессер [4] или ПК [5]. Однако, мы предлагаем более простой способ регулирования выходных параметров, способом ограничения тока.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

– изучение истории блоков питания, их классификации и современного устройства;

– произвести расчет лабораторного блока питания под заданную цель;

– подбор модулей для блока питания;

– проведение испытаний изготовленного устройства и проверка заданных характеристик.

Методами исследования данной работы являются: анализ литературы, сравнение разных способов проектирования блоков питания, синтез известных модулей для сборки регулируемого блока питания, моделирование блока питания, расчет выходных параметров устройства, сборка и оптимизация корпуса ЛБП, построение принципиальной электрической схемы изготовленного и предполагаемого устройства.

В результате выполненной работы получен лабораторный блок питания с возможность регулировать ток и напряжение. Спроектирована модель ЛБП с возможность управлять через компьютер, и имеющая встроенный осциллограф и тестер.

Глава 1. Основные сведения о блоках питания1.1 Исторический аспект БП

Одним из первых изобретателей в области источников питания был А. Вольта в начале 19 века. В 1876 году изобретен трансформатор, патент на который получил П.Н. Яблочков. Конец 19 века известен открытиями Н. Теслы – генератор переменного тока, и К.Ф. Брауна – выпрямитель на кристалле (диод). Уже в начале 20 века открыта электронная лампа Д.А. Флемингом. Тем самым данные открытия послужили появлению нового направления в физике – электроники, основным объектом которой является создание устройств преобразование электромагнитной энергии для различных целей.

Для работы электронных приборов и устройств необходимы источники питания, которые подразделяются на первичные и вторичные.

К первичным относятся источники, непосредственно вырабатывающие электрическую энергию: аккумуляторы, батареи, солнечные батареи, генераторы постоянного и переменного тока.

Вторичные источники питания преобразуют энергию первичного источника в энергию питания конкретных электронных устройств, радиоэлектронной аппаратуры, измерительных приборов.

Питание широко используемых электронных устройств и бытовой радиоэлектронной аппаратуры осуществляется в основном вторичными источниками питания, преобразующими энергию переменного тока с номиналами напряжения 5, 9, 12, 15 и 27 В.

1.2 Классификация БП

Одно из устройств, которое всегда требует оптимизации и усовершенствования на базе постоянно развивающихся материалов и технологий – блок питания. На сегодняшний все устройства работают от постоянного тока, преобразуя переменный.

Первый вид БП – трансформаторные. Он преобразует напряжение сети 110-220 В, частотой 50-60 Гц в напряжение постоянного тока. Как правило, состоят из трансформатора, выпрямителя и сглаживающего фильтра, где последний может быть заменен на стабилизатор напряжения.

Рис. 1. Трансформаторный блок питания

Второй вид – импульсные, впервые появились в 1940-х годах. Для блоков питания в 1976 году была разработана интегральная схема и уже на сегодняшний день существуют самые различные по напряжению и току и мощности в целом блоки питания. Данный аспект подводит к тому, что разнообразие устройств и приборов на столько велико, что необходимо иметь сразу большое множество питающих устройств.

Читайте также:  Как проверить температуры блока питания

Эту проблему решает регулируемый блок питания. Первое упоминание о нем встречается в журнале «Радио» [2]. Предназначен данный лабораторный блок питания (ЛБП) для использования в домашней мастерской. Имеет следующие характеристики, представленные в таблице 1.

Таблица 1. Характеристики ЛБП для радиолюбителя

Источник

Читать диплом по информатике, вычислительной технике, телекоммуникациям: «Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера» Страница 2

Целью дипломного проекта является разработка лабораторного блока питания с управление микроконтроллером. На основе анализа целого ряда вариантов схем блоков питания был взят за основу один из них и после некоторого усовершенствования схемы произведена окончательная доработка устройства. Дополнением к основной схеме лабораторного блока питания было предложено применение аналогового калиброванного температурного датчика, который позволяет контролировать температуру устройства и отключать выходное напряжение в случае превышения температуры на 2оС выше установленного порога. Полезными функциями разработанного блока питания является также возможность регулирования выходного стабилизированного напряжения в пределах от 0 до 15В и порога ограничения выходного тока от 0.1 до 1.0А. Кроме того блок питания содержит таймер позволяющий отключать выходное напряжение по истечении заданного отрезка времени, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его в качестве зарядного устройства аккумуляторов.

Дипломный проект содержит пояснительную записку на 49листах формата А4 и графическую часть на трех листах формата А1. 1. Общая часть .1 Общие сведения об источниках питания 1.1.1 Источники питания

Для работы электронных приборов и устройств необходимы источники питания, которые подразделяются на первичные и вторичные.

К первичным относятся источники, непосредственно вырабатывающие электрическую энергию: аккумуляторы, батареи, солнечные батареи, генераторы постоянного и переменного тока.

Вторичные источники питания преобразуют энергию первичного источника в энергию питания конкретных электронных устройств, радиоэлектронной аппаратуры, измерительных приборов.

Питание широко используемых электронных устройств и бытовой радиоэлектронной аппаратуры осуществляется в основном вторичными источниками питания, преобразующими энергию переменного тока с номиналами напряжения 5, 9, 12, 15 и 27 В.

Электронная аппаратура разделяется на маломощную (до10 Вт — переносные радиоприемники), средней мощности (от 10 до 300Вт — звуковая аппаратура и телевизоры), большой мощности (от 300 до 1000 Вт — мощная звуковая аппаратура, радио передатчики). Для очень мощной аппаратуры (1 . 100кВт — звуковая аппаратура концертных залов, радиостанции.), а также для управления электродвигателями используются мощные выпрямительные установки трехфазного напряжения и электрические генераторы постоянного тока, вращаемые трехфазными двигателями.

В электронной технике применяют также преобразователи напряжений и частоты. В частности, преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной частоты называется инвертором. Такие преобразователи распространены в авиационной технике, где с целью уменьшения веса трансформаторов и двигателей используют нестандартную частоту 400 Гц.

Структурная схема типового вторичного источника питания представлена на Рисунке1.

Рисунок 1 — Структурная схема типового вторичного источника питания В этой схеме цепь с выключателем (Вк) и предохранителем (Пр) необходима для подключения и отключения сетевого напряжения.

Источник

ОТ ТЕСТА ДО ЗАЩИТЫ ДИПЛОМА

Помощь с дистанционным обучением, Сессия под ключ, Материалы для защиты диплома (ВКР)

Дипломный доклад Разработка блока питания на основе термогенераторного модуля

Представляем Вашему вниманию бесплатный образец доклада к диплому на тему “Разработка блока питания на основе термогенераторного модуля”.

Читайте также:  Блок питания для компьютера от чего зависит мощность

Слайд 1

Здравствуйте, уважаемые члены аттестационной комиссии!

Тема моей дипломной работы – «Разработка блока питания на основе термогенераторного модуля».

Актуальность данной темы объясняется тем, что в настоящее время весьма актуальной является задача повышения надежности работы термоэлектрических преобразователей, нашедших широкое применение в радиоэлектронике, электроэнергетике, холодильной технике.

Слайд 2

Целью выпускной квалификационной работы является разработка блока питания на основе ТГМ.

Слайд 3

Для достижения цели работы, во второй главе осуществлена РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ БЛОКА ПИТАНИЯ.

Одной из задач, решаемых в ходе данной работы, было разработать блок питания, обеспечивающий автономное питание микроконтроллера от термоэлектрического генератора (ТЭГ). Таким образом, была разработана принципиальная схема блока питания (она представлена на слайде).

Требования по питанию термоэлектрических генераторов (ТЭГ) в качестве первичного источника питания диктуют использование специализированной микросхемы LTC3109 [6], позволяющей получить требуемое выходное напряжение с достаточной точностью и мощностью.

Слайд 4

Работа микросхемы обеспечивается при входном напряжении начиная с 35 мВ, что соответствует перепаду температуры на ТЭГ ΔT=1 ºC, однако мощность, получаемая в таком режиме от ТЭГ недостаточна для питания системы беспроводной передачи данных и может использоваться только во вспомогательном режиме. Необходимую мощность можно получить в униполярной схеме включения (Рис. 2.1) при перепаде температуры на ТЭГ ΔT≥20 ºC. Используемый при этом трансформатор должен иметь коэффициент трансформации от 1:7 до 1:20.

Схема включения ТЭГ и микросхемы LTC3109 представлена на слайде номер 4.

Слайд 5

Временные диаграммы напряжений представлены на слайде номер 5.

Слайд 6

Электрические параметры схемы при униполярном включении представлены на слайде номер 6. Последовательное эквивалентное сопротивление такого конденсатора должно быть минимальным, рекомендуется параллельное соединение нескольких конденсаторов различной емкости.

Монтажная плата содержит микросхему LTC3109 (D1) которую возможно использовать как в униполярном так и двухполярном включении (с двумя трансформаторами).

Слайд 7

Для выпрямления используются внешние диоды 1N4148 (VD1, VD2). Возможно использование и внутренней схемы выпрямления, коммутационные соединения при этом осуществляются с помощью перемычек R1-R7. Модуль ТЭГ подключается к разъему XR1. С помощью перемычки JP1 выбирается выходное напряжение микросхемы D1 на выводах VOUT и VOUT2(3.3 или 5 вольт). В качестве потребителя электроэнергии выступает микроконтроллер DD2 (stm32f051rct), напряжение питания которого поступает с вывода VLDO микросхемы D1, равное 2,2В. Микроконтроллер так же управляет выходом VOUT2 с микросхемы D1 Для индикации также используются светодиод VD3.

Печатная плата выполнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита размером 60*80 мм. Печатная плата вид со стороны деталей представлена на слайде 7.

Источник

Разработка блока питания на основе термогенераторного модуля. Часть 2.

Страницы: 1 2

Раздел 2. Разработка принципиальной схемы блока питания

2.1. Разработка схемы на основе DC/DC преобразователя LTC3109

Одной из задач, решаемых в ходе данной работы, было разработать блок питания, обеспечивающий автономное питание микроконтроллера от термоэлектрического генератора (ТЭГ). Таким образом, была разработана принципиальная схема блока питания.

Требования по питанию термоэлектрических генераторов (ТЭГ) в качестве первичного источника питания диктуют использование специализированной микросхемы LTC3109 [6], позволяющей получить требуемое выходное напряжение с достаточной точностью и мощностью.

LTC3109 – высоко-интегрированный DC/DC повышающий преобразователь разработанный для применения в низковольтных источниках, таких как ТЭГ. Применение LTC3109 позволяет использовать режим работы ТЭГ при небольших перепадах температур между обкладками (≤25 ºC).

Работа микросхемы обеспечивается при входном напряжении начиная с 35 мВ, что соответствует перепаду температуры на ТЭГ ΔT=1 ºC, однако мощность, получаемая в таком режиме от ТЭГ недостаточна для питания системы беспроводной передачи данных и может использоваться только во вспомогательном режиме. Необходимую мощность можно получить в униполярной схеме включения (Рис. 2.1) при перепаде температуры на ТЭГ ΔT≥20 ºC. Используемый при этом трансформатор должен иметь коэффициент трансформации от 1:7 до 1:20.[6] Рис 2.1. Схема включения ТЭГ и микросхемы LTC3109[6] Применение беспроводных систем передачи данных требует большого пикового тока, в нашем случае он достигает 80 мА. Для питания в таких условиях используется накопительная емкость Cstore, напряжение этой емкости поддерживается выше основного и в данной схеме составляет примерно 5.25 вольт. В качестве накопительной емкости используется ионистор 1.5-5Ф. К дополнительным функциям можно отнести:

Читайте также:  Блок питания для компьютера 350w ремонт своими руками

наличие низковольтного питания VLDO, обеспечивающего 2.2 В при максимальном токе 5 мА для питания низкопотребляющих схем;

наличие управляемого выхода VOUT2 напряжением с которого можно управлять с помощью сервисного входа VOUT_EN. Напряжение на этом выходе равно основному VOUT и может использоваться для питания беспроводных систем передачи информации;

наличием выхода PGOOD, логический уровень на котором соответствует готовности устройства.

Временные диаграммы напряжений представлены на Рис. 2.2.

Рис. 2.2. Временные диаграммы напряжений на выводах микросхемы LTC3109[6] Электрические параметры схемы при униполярном включении представлены на Рис. 2.3. Последовательное эквивалентное сопротивление такого конденсатора должно быть минимальным, рекомендуется параллельное соединение нескольких конденсаторов различной емкости.

Рис. 2.3 Электрические параметры при униполярном включении микросхемы LTC3109[6] Монтажная плата содержит микросхему LTC3109 (D1) которую возможно использовать как в униполярном так и двухполярном включении (с двумя трансформаторами).

Для выпрямления используются внешние диоды 1N4148 (VD1, VD2). Возможно использование и внутренней схемы выпрямления, коммутационные соединения при этом осуществляются с помощью перемычек R1-R7. Модуль ТЭГ подключается к разъему XR1. С помощью перемычки JP1 выбирается выходное напряжение микросхемы D1 на выводах VOUT и VOUT2(3.3 или 5 вольт). В качестве потребителя электроэнергии выступает микроконтроллер DD2 (stm32f051rct), напряжение питания которого поступает с вывода VLDO микросхемы D1, равное 2,2В. Микроконтроллер так же управляет выходом VOUT2 с микросхемы D1 Для индикации также используются светодиод VD3.

Печатная плата выполнена из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита размером 60*80 мм. Большинство электронных компонентов предназначены для поверхностного монтажа, за исключением ионисторов, оксидных конденсаторов большой ёмкости и разъёмов. Печатная плата имеет защитную маску, выполненную лаком. Полный список используемых компонентов представлен в Таблице 2.1.

Таблица 2.1. Список компонентов блока питания на основе ТГМ.

Наименование Обозначение Номинал Кол-во
1 1N4148 VD1, VD2 MELF-D5023-2009 2
2 C0805 C9,C15,C16, C20,C22 0.1мкФ 5
3 C0805 C10 1мкФ 1
4 C0805 C13,C17,C18, C19, C21 2.2мкФ 5
5 C0805 C23, C24 15пФ 2
6 C0805 C3,C8 470пФ 2
7 C0805 C1,C11 1000пФ 2
8 JP3*2.54 JP1 PIN3 1
9 Клемма винтовая XR1,XR2, XR3 5MM 3
10 L0805 L1 10мкГн 1
11 LED0805 VD3 1
12 LTC3109EGN D1 TSOP20 1
13 R0805 R1,R2,R3,R4, R5,R6,R7 7
14 R0805 R14 470 Ом 1
15 STM32F103R DD2 LQFP64 1
16 TANTAL_A C14 22 мкФ*7В 1
17 TANTAL_C C4 47мкФ*7В 1
18 TANTAL_C C7 220мкФ*7В 1
19 TRANS LPR6235 T1, T2 1:10 2
20 Кнопка тактовая SW1 TS_KEY 1
21 ZQ_HC49SM ZQ1 8 МГц 1
22 ИОНИСТОР C2, C5 1.5Ф*5.5В 2

2.2. Расчет основных параметров ТГМ

Из соотношений (1.13), (1.14)и (1.15) были рассчитаны параметры для ТГМ-199-1,4-0,8 и ТГМ-287-1,0-2,5(таблица 2.2)

Таблица 2.2. Основные параметры ТГМ

Источник