Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de TransporturiDepartamentul Telecomenzi si Electronica in Transporturi

ELECTROALIMENTARE -II--Proiect-

Student:DUMITRU Radu ValentinProfesor indrumator:IORDACHE Valentin

Cuprins1.Tema proiectului de Electroalimentare2.Sursa stabilizata cu componente discrete in configuratie serie3.Sursa stabilizata cu circuit integrat specializat LM7234.Sursa cu circuit integrat specializat in comutatie(tema individuala)5.Bibliografie

1.Tema proiectului de ElectroalimentareS se proiecteze trei surse stabilizate de tensiune continu, conform cerinelor urmtoare: o surs stabilizat cu componente discrete, n configuraie serie; o surs stabilizat cu circuit integrat specializat, LM723; o surs stabilizat cu circuit integrat specializat, n comutaie (conform temei individuale).Parametrii de pornire pentru calculul surselor vor fi urmtorii: se consider Z, ziua naterii i L, luna naterii studentului. alimentare monofazat, cu frecvena de 50 Hz, cu tensiune sinusoidal cu valoare nominal de 220V, avnd variaii admise de -15%+10% din valoarea nominal; pentru sursa cu componente discrete: tensiunea de ieire U0, curentul de ieire I0 se vor calcula dup formula:U0 = 10 + Z/2 [V]I0 = 50 + L*5 [mA] pentru sursa cu circuit integrat LM723: tensiunea de ieire VS Max, curentul de ieire IS Max se vor calcula dup formula:VS Max = 10 + Z/2 [V]IS Max = 50 + L*5 [mA]n funcie de valorile VS Max i IS Max se va alege una din schemele din figurile 3.3, 3.4 sau 3.5. pentru sursa cu circuit integrat n comutaie:Vin Max = 10 + Z/2 [V]Vin Min = 8 + Z/3 [V]Vout = 3 + Z/5 [V]Iout = 1 + L/12 [A] sursele vor fi protejate la supratensiuni i/sau supracureni; temperatura mediului ambiant: 30C

2.Sursa stabilizata cu componente discrete in configuratie serie

Schema bloc

StabilizatorFiltru de netezireRedresorTransformator220V Us Ured Uc~UoIo

Sursa de alimentare nestabilizata

Valori de intrare:Z=16L=10Uo=10+8=18 VIo=100 mAUstab=0,5 VCalculele tensiunilor stabilizatorului si a capacitatii: Uz=Uo/6=3 V Ured=Uc+Uz=19+3=22 V Uc 18+Ustab Uc18,5 V =>Uc=19 VC===333,33nFUs=16,59 V

Transformatorul

Date de pornire:Up=220 V,Us,Io

Ps=16,59x0,1x1,1x1,2=2,38 WPp=2,38(1+0,035+0,045)=1,08x2,38=2,57 WSfe1,71,72,72Sfe=2,8 Wp=15 sp/vWs=Wp(1+0,035)=15(1+0,035)=16 sp/vNp=15x220=3300Ns=215,67=>Ns=216Ip=Is=dp1,13=>ds1,13x0,2670,30171ds=0,332a=3,93,9x1,673=6,524 mmb=21,459 mmFu==0,405Nr tole=

Sursa stabilizata cu componente discrete

Calculul rezistentelor,puterilor si al tensiunilor:

Uc min=Uo+Ustab=18+0,5=18,5 VUc max=Ucmin+25%Uc min=18,5+x18,5=18,5+4,625=23,125 VUce 0=23,125-18=5,125 VIc max=Io=100 mAPd max=Uce 0xIcmax=5,125x0,1=0,512 W=512 mW

R1==192,82Izmax==0,0769 A =79,6 mAR3=5,6 KR2=12,4 KI B===90 mA

Pentru BC 107 nu se poate utiliza radiator intrucat valorile sunt prea mici.

Elemente de protectie:

U ak1,1x2,2 =>Uak24,2 VIa=2x100=200 mAUd71,2(18-0,8)20,64 VD6=>Vrrm>18 V Id>100 mA

Schema finala

NOMENCLATORUL COMPONENTELOR

Denumirea componenteiCodValori

1.CondensatorMPBX2 RM15330 nF

2.DiodaBZX384-C20Ifmax=100 mAVz=20V

3.Amplificator operationalLM324 N32 V

4.Dioda Zener1SMB5919BT3Unom=5,6 VPd=3 W

5.Tranzistor bipolar(NPN)BC107Ic=100 mA=110

6.TiristorFS0102DAIgt=200 mAVdrm=400 V

7.Dioda Zener1N4148VRRM=100 VIzm=150 mA

8.Siguranta fuzibila52 251/4bucI=250 mA

9.Transformator TEZ10/D/18U=18 V

10.CondensatorMPEM-100NC=100nF

11.Condensator electroliticLGU2C33MELYC=330nF

12.Condensator electroliticHE2E477M25040HAC=470F

13.Condensator electroliticHE2W107M22040HA

C=100F

14.CondensatorCOM08375C=0,1F

15.Punte redresoare1B4B42Vrrm=100..600VI=1 A

16.Dioda Zener SML4756Vz=47VIz=5,5 mA

17.Dioda Zener1N5344BIz=150 mAVz=8,2 V

18.Rezistor1R=196

19.Rezistor 2R= 5,6K

20.Rezistor 3R=12,4 K

21.Rezistor 4R=47

22.Rezistor 5R=220

3.Sursa stabilizata cu circuit integrat specializat LM723

Sursa : Vs=7,35....33VVsmax=10+Z/2=18 VIs max=8 mAVrmin=18+1,6+),14+0,6+0,9221,26 VVrmin9,5+0,14=>Vrmin9,64 VVr= VVrmax=23,88{1+0,1(1+0,1)] VI Bmax=8 mA=>I Bmax=IsmaxIlim=1,07x8=8,56 mAPdmax=Ilim9Vrmax-Vsmin-Vpo)+2,5xx Vrmax=8,56(26,5-18-0,6)+2,5xx26,5==67,624+0,06625=67,69 mWPdMAX=Pdmax25 650 mWPdmaxR5-7,7=>R4=10,93

R1+P+R2=18 K

R2=18-R1-P

0,8P+R2=0,408R1+0,32P+0,408R2

R2=0,386R1+0,308P+0,386R2

0,8P+18-R1-P=0,408r1+0,32P+0,408(18-R1-P)

18-R1-P=0,386R1+0,308P+0,386(18-R1-P)

18-R1-0,2P=0,408R1+0,32P-0,408R1-0,408P+7,344

18-R1-P=0,386R1+0,308P-0,386R1-0,386P+6,498

0,8P=0,012P-0,022P+0,396

0,81P=0,396=>P=0,48 K

P=0,5 K

17,52-R1=0,147-0,185+6,498

17,52-R1=6,91

R1=10,61 K =>R1=10K1%

R2=6,91 K=>R2=6,8 K1%

R3=(R1+)||(R2+)=(10+0,25)||(6,8+0,25)===4,71 K=>R3=4,3 K1%

C1=0,41x8=3,3F

Cc=3,3 nF

NOMENCLATORUL DE COMPONENTE

Denumirea componenteiCodulValori

Tranzistor bipolar(NPN)BC 337U ce0=45 VIc=800 mAPd=625 mW

Circuit integratLM 723Uo=2...37 VIo= 150 mAUin=40 V

Rezistor4,3 K

Rezistor 6,8K

Rezistor10 K

Potentionetru64 W 500R0,5 K

Condensator3,3F

Condensator3,3nF

4.Sursa cu circuit integrat specializat in comutatie(tema individuala)

LMZ35003

1.Schema electrica

2.Nomenclatorul de componente

3.Valori de lucruNumeValoare

Curent nominal0,72 A

Curent de riplu0,78 A

Putere de iesire11,4 W

Frecventa500Khz

Dimensiune cablaj

Mod conductieCCM

Tensiune de iesire6,2 V

Temperatura jonctiunii IC39,8

Vin18 V

Iout1,83 A

Eficienta 87,4%

Duty cycle37%

Putere disipata pe iesirea condensatorului3,17 mW

Puterea disipata pe intrarea condensatorului1,75 mW

Temperatura mediului ambiant30

4.Grafice

5.Informatii despre LMZ35003

LMZ35003 este un comutator simplu,cu modul de putere,usor de utilizat.Solutia integrata de putere combina 2.5 A DC/DC ,convertorul care este alcatuit dintr-un inductor ecranat care pasivizeaza intr-un profil jos si pachetul QFN.Puterea totala a solutiei permite celor cinci componente externe sa elimine bucla compensatorie si magnetizarea partii selectate din proces.Pachetul QFN(9mmx11mmx2.8mm) este usor de sudat pe un PCB ,oferind un punct de sarcina compact cu mai mult de 90% eficienta si o excelenta capacitate a puterii disipate.Integratul dispune de flexibilitate si un set de optiuni al unui design discret al punctului de sarcina, ideal pentru alimentarea pe raza larga a integratelor si sistemelor.Pachetele avansate ofera robustete si fiabilitate solutiilor de putere compatibile cu modalitatea standard de montare a QFN si solutiilor de testare.

Caracteristici: solutii de putere complet integrate tensiunea de intrare 7V...50V tenisunea de iesire 2.5V...15V 96% eficienta Frecventa variabila(300Khz..1Mhz) Sincronizare cu ceas extern Pornire cu intensitate scazuta ajustabila Tenisunea de iesire secventiala si monitorizata Putere la iesire buna Deconectare programabila subtensiune Iesirea ofera protecite la supracurenti Protectie la temperaturi mari Temperaturile de lucru -40 Performanta termala sporita 14

Aplicatii: -Controlul motoarelor industriale -Testarea echipamentelor automate -Echipament medical si de imagine -Sisteme cu densitate mare de putere

Diagrama bloc

Grafice LMZ35003 pt 12V

Eficienta vs Curent de iesire

Tensiune de riplu vs Curent de iesire

Recomandari de alegere a condensatoarelorPentru condensatoarele de tip electrolitic si polimer sunt recomandate cele de inalta calitate.Condensatoarele de tip polimer-electrolitic sunt recomandate pentru aplicatii unde temperatura mediului ambiant este sub 0.Seria de condensatoare OS-CON este recomandata datorita ESR-ului mic, rezistenta la curenti tranzitorii anormali,putere disipata si capacitatea curentului de riplu si a dimensiuni mici.Condensatorii electrolitici de aluminiu,decupleaza adecvat in functie de frecventa de la 2Khz la 150 Khz.Performanta condensatoarelor electrolitice de aluminiu,este mai putin eficienta spre deosebire de cele ceramice de peste 150 Khz.Condensatoarele de nivele diferite au ESR mic si frecventa rezonanta mare spre deosebire de banda de frecventa a regulatorului.LMZ35003 are nevoie de o capacitate minima de intrare de 4,4 F de tip ceramic.Variatia tensiunii trebuie sa fie mai mare decat tensiunea de intrare maxima.Condensatoarele de iesire pot fi numai de tip ceramic sau o combinatie ceramice cu electrolitice.

Modul de operare al lui LMZ35003

Circuitul integrat LMZ35003 lucreaza la tensiuni de intrare cuprinse intre 7-50 V si genereaza la iesire tensiuni de 2,5-15V.Performanta dispozitivului variaza in functie de aplicatiile pentru care este utilizat.Utilizatorul trebuie sa tina cont de trei factori importanti la proiectarea circuitelor cu LMZ35003:-tensiunea de iesire-frecventa comutatoare-pragul UVLO

Schema tipica LMZ35003

Reglarea tensiunii de iesireTensiunea de iesire este determinata de valoarea Rset conectata intre nodul Vout si pinul Vadj.Pentru tensiunile de iesre cu valori mai mari de 5 V,imbunatatirea performantei paote fi obtinuta prin cresterea frecventei de operare.Reglajul necesita adaugarea lui Rrt intre pinii RT/CLK si AGND.

Valori standard pentru RsetIn cazul in care nu exista o corespondenta intre valorile din tabel Rset poate fi calculata dupa formula:Rset=10x (K)Tensiunea de intrarePentru tensiunile de iesire mai mici sau egale cu 12 V,tensiunea minima de intrare este 7V sau(Vout+3V).Pentru tensiuni mai mari decat 12 V,tensiunea minima de intrare este (1,33xVout).Tensiunea maxima de intrare este (15xVout) sau 50V.Pragul de deconectare subtensiuneLa deschidere,Von al pragului UVLO determina nivelul tensiunii de intrare ,unde dispozitivul incepe conversia puterii.In timpul secventii de putere in jos Voff al pragului UVLO determina tensiunea de intrare ,unde conversia puterii se opreste.Von al pragului UVLO trebuie sa fie setat la cel putin (Vout+3V) sau 7V oricare ar fi mai mare,pentru a asigura o buna pornire si a reduce curentii pe sursa de intrare,cand tensiunea creste.Este recomandat ca pragul UVLO sa fie 80-85% din minimul tensiunii de intrare.Ruvlo1 si Ruvlo2 se pot calcula dupa formulele:

Frecventa de lucruFrecventa din fabrica a integratului este setata la 400Khz,optima pentru tensiuni de iesre sub 5V.Cresterea frecventei se poate face prin adaugarea unui rezistor Rrt intre RT/CLKsi AGND,care va reduce tensiunea de riplu pe iesire.Nu este recomandata cresterea frecventei peste 1 Mhz.

Caracteristici ale puterii superioareLMZ35003,produce o tensiune de iesre regulata in urma aplicarii unei tensiuni de intrare.Cand se ajunge la o putere mare,circuitul intern incetineste rata de cresterea tensiunii limitand cantitatea de curent prea rapida de la intrarea sursei.

Iesirea pornire/stingerePinul INH este un switch on/off al dispozitivului.Cand pragul de tensiune este depasit,INH incepe sa lucreze.Cand INH este sub prag,regulator se opreste din comutat si introduce un curent pasiv.

Protectia la supracurentiPentru defectele de incarcare,LMZ 35003 include limitarea curentului ciclu cu ciclu.Pentru a evita supracurentul,curentul de iesire este limitat si tensiunea de iesre este scazuta.Cand tensiunea de iesre depaseste cu 8% limita,,semnalul PWRGD este tras in jos.Daca se depaseste cu 25% ,frecventa de comutare este redusa,pentru a reduce puterea disipata pe dispozitiv.Acest integrat nu este conceput pentru a suporta o conditie sustinuta de scurtcircuit.Se recomanda un circuit suplimentar supraveghetor sau unul de protectie la supracurent.

5.Bibliografiehttp://www.ti.com/ww/en/analog/webench/power_architect.shtml I. Ristea, C.A. Popescu, Stabilizatoare de tensiune, Editura Tehnica, Bucureti, 1983 Mircea A. Ciugudean, Stabilizatoare de tensiune cu circuite integrate liniare. Dimensionare, Editura de Vest, Timioara, 2001 Mihai Dinc, Electronic. Manualul studentului, Vol I i II Agenda radio-electronistului Cursurile de Electroalimentare i Dispozitive electronice www.datasheet.com

19