Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



Определим коэффициенты Kl и Кс, учитывающие иеидеаль-ность элементов выходного фильтра .(учитываем последовательное включение двух дросселей):

Кс =

UfHtiiL

„ -п.ма„с"(",.мин)нЛ:г, 0,01.2 я-50-103.38-10-«

34 (sin я.0,53) 4,05.1,007

-1,36-10-3.

Применим в качестве конденсаторов выходного фильтра бескорпусные конденсаторы типа К53-25.

Так как для данного типа конденсатора его активное сопротивление неизвестно, примем Rcq = (/?со - активное сопротивление единичного конденсатора). С помощью графика на рис. 4.2

Кс 0,06

0,051 0,0t8

0,0 0,036 0,0JZ 0,028 n,02t 0,01 0,0 fB 0,011 0,008 D.OQh-

/

/ 2

/ /

0,001 0,003 0,00t- OfiOB 0,008

0,01 003 o,otas5Xf

Puc. 4.2. Зависимости Кс от относительной емкости конденсатора

для Rco/Xco=0 {Хсо-емкостное сопротивление единичного конденсатора «а рабочей частоте) и /Сс= 1,36-10- определяем:

Хс = - = Хс/?н= 1.9-10-3.4,05 = 7,7-10-3 Ом . со с

2 я-50-103.7,7.10-3

= 413 мкФ.

Выбираем конденсатор К53-25-25В-47 мкФ. По техническим условиям на частоте 50 кГц для данного типа конденсатора снижение емкости .происходит на 20%, а при температуре -60°С емкость также снижается на 20%. Таким образом, в наихудших условиях емкость одного конденсатора составит

Со = 47.0,8-0,8» 30 мкФ.

Итак, применяем в фильтре 14 .конденсаторов типа К53-25, включенных параллельно.

3. Статический расчет схемы. Выбор силового транзистора

к.мако = н.макс + о , э.мин) =4,44--

(1 0,53) = 6,67 А.

2.38.10-«.50.109

Максимальное напряжение на запертом транзисторе

f/,.K = f/n.MaKC=34B.

Выбираем транзистор типа КТ908А, имеющий предельно допустимые параметры:

/к.макс = 10 А ; (/кэ макс = ЮО В, э = 8 60.

Сопротивление резистора Rs выбираем равным 10 Ом. Средний ток, протекающий через диод д4, ири максимальной нагрузке

/л4 = /н.макс (1 -/С,.м„н) = 4,44.0,47 =2,1 А.

Максимальное обратное .напряжение на диоде д4

Л4 = п.макс = 34В.

Выбираем диод типа КД213А. Коллекторный ток транзистора 72 равен

21 Э.минЗ 3

Максимальное напряжение на транзисторе 72 равно t/п.макс. Выбираем, транзистор 72 типа КТ908А. Сопротивление резистора Rj также выбираем равным 10 Ом. Коллекторный ток транзистора Ti

/кх«/б. + /.2=- + = °Ч = 0,183А.

Максимальное напряжение на транзисторе Ту равно t/п.макс- Транзистор 7i выбираем типа 2Т378А-1 с параметрами: /к=400 мА, зкмако =60 В, /1219 =20-=-80. Сопротивление резистора Ri выбираем равным 1 кОм.

Определим ток, протекающий в резисторе R4, для отпирания регулирующего элемента:

hi = /.1 +Im-q+ = 1,5 -f = 14,43 мА.

21 Э.МИН1



Операционные усилители Ai и Лг выбираем типа 740УДЗ-1, питающиеся напряжением ±6,3 В. Полагая напряжение насыщения этого усилителя 5 В, определяем напряжения на выходе эмиттер-йых повторителей Г4, Т:

и,.п = няси- f3.B 4.5 = 5- 0,7 = 4,3 В.

Определим суммарное сопротивление резисторов R, R5:

f = э-п э-бз Э.б1

и.

,61 4,3 - 3.0,7

14,43

150 Ом.

Транзистор выбираем типа 2Т378А-1, транзистор Т5 -типа 2Т364.

4. Расчет цепи формирования внешнего периодического сигнала и делителя цепи ООС. Определим требуемую емкость конден-•сатора Сг по формуле

---,

•где Е - амплитуда напряжения синхронизации (£"=104-15 В); Um - амплитуда формируемого пилообразного напряжения (/7/1 = = 0,41 В).

Сопротивление резистора Ru выбирается из соотношения Rbx/RhI [Rbx - входное сопротивление микросхемы Л,. Для аыбранного типа операционного усилителя /?8х~10 кОм.

Принимаем следующие значения параметров, входящих в формулу для С2.

f/„ = 0.5B; £ = 10В; /?вх/14= 1 ; /?и= Ю кОм;

Пилообразное напряжение можно считать достаточно линейным при условии т>1/2/р, где постоянная времени

= 0,01.10-103.0,5= 50 МКС.

14 + Rbx

Так как полученное значение т больше 1/2/р==10 мкс, оставляем расчетное значение емкости С2. Выбираем 1Конденсатор типа К10-17-2, соответствующий емкости С= 0,012 мкФ.

Коэффициент деления делителя R%, R7 выбираем равным1 0,4 с целью уменьшения требуемого сигнала на входе ШИМ от усилителя рассогласования.

Выбрав сопротивление Ri равным 4 кОм, определим сопротивление 6 с учетом входного сопротивления Ль

/?б = 0,91 •7?7= 3,6 кОм.

Зададим . коэффициент деления делителя опорного элемента равным 0,25. Быбрав ток этого делителя 1 мА, определим сопротивления резисторов R9, R\o: 154

i?9 = 0,25(;?9-fi?io)=0,25-8,2 = 2 кОм; /?1о= 6,2 кОм. Коэффициент деления выходного делителя

К = == = li = 0 114

" Rt2-hRis Ув 4.18 Задав ток выходного делителя равным 5 мА, определим сопротивления резисторов Ri2t Ri:

(/,2»(/да = 2В;

А13- А12--г-

/д &

0,4= 3,2 кОм.

Выберем напряжение питания параметрического стабилизатора равным ИВ.

Определим сопротивление резистора Rn, задав минимальный ток стабилитрона 0,5 мА

"„.„-"„.m,.c, -(8,2 + 0.82) J 3 /ст + д 0,5-t-l

5. Обеспечение заданной погрешности стабилизатора при изменении входного напряжения и тока нагрузки. Определим относительную амплитуду внешнего сигнала, обеспечивающую заданную погрешность

з.макс з.мин

К и з.мако П.МИН

где От =

Кос - коэффициент передачи цепи обратной связи; AUu, AO1 - отнесенные к выходному напряжению погрешности от изменения входного напряжения и тока нагрузки соответственно;

А З.Макс -

п.мин -

п.мин

н.макс н.мин

Ц = Н.Макс

Н.Макс °

R - сопротивление, включающее активное сопротивление обмоток дросселей фильтра, выходное сопротивление открытых полупроводниковых приборов и внутреннее сопротивление источника.



Положив R=] Ом, находим

0,33/18

0,783 - 0,53

- =0,024 .

+ 0,247 (0,783 - 0,5-0,53)

.0,783-23/18

6. Обеспечение устойчивости. Определяем

i( = 5=2jxfp /1С = 2я-50-10з /38-10--413 • 10-6 = 39,4 ,

©о

Относительная амплитуда, гарантирующая устойчивость стабилизатора,

f/;nvct = 5f/rp=2? = 0,0159,

где Стгр=л2/Сш - граничная по устойчивости относительная амплитуда внешнего периодичеокого сигнала.

Полученные результаты показывают, что um>um уст, т. е. при заданной погрешности в рассчитываемом стабилизаторе гарантируется устойчивость.

При относительной амплитуде сигнала f7m = 0,024 коэффициент передачи цепи обратной связи

Koc-=J= -1.16.

U„Ub 0,024.18-.

Общий коэффициент деления цепи обратной связи

К, ос - = = 0.053.

" 12 + ?1з «в + /?7 0,4-1-3.2 3,6-1-4

Определяем требуемый коэффициент усиления УПТ

j Lil 22.

упт -

0,053

Сопротивление в цепи обратной связи УПТ

r12r1s 22= 7,8 кОм. 3,6

8-уптп , п

12 "Г VIS

7. Расчет входного фильтра. Конденсатор входного фильтра выбираем типа К52-1Б с номинальным Напряжением 50 В и номинальной емкостью 68 мкФ.

На частоте 50 кГц согласно [54] емкость одного конденсатора

С,о кгц = Со = 0,4 0,8 С, ,гц = 0,4 • 0.8 • 68 = 22 мкФ.

Сопротивление схемы замещения одного конденсатора Rco (по тем же данным) «а частоте 50 кГц составляет 0,22 Ом.

При /(з = 0,5 относительная пульсация тока коллектора силового транзистора

ду- А / unuxi - ks) 18-0,5

38-10-е.50.10».44,4

= 1,07.

Зададим допустимое значение амплитуды напряжения переменной составляющей иа входе стабилизатора Ufc, равное 0,05 В. Относительное значение этого параметра

1/,с=-=- = 0,563. rIb 0,02.4,44

Определим предварительно число конденсаторов в фильтре при их параллельном включении, используя упрощенную формулу

Ufc =

2(т--1)

где m = Rco!nRii, п - число конденсаторов, включенных параллельно; Rn - сопротивление первичной сети;

2UfC

2.0,563

1,07

1 -f- -2-0,563

= 2,75;

0,22

mi?h 2,75-0,02

= 4.

Уточним величину получаемой пульсации напряжения, приняв п=А по формуле

Ufc =

2(m-f 1) e i

m-\ + - m+l

eA +

8 /j

gA(l->?3)

m-fl4-- m+14-

где K = - [CoinRn+Rco)fp]-K

В результате расчета получаем 6/с = 0,588.

Для получения заданного уровня пульсаций на входе применим параллельное включение пяти конденсаторов типа К52-1Б с номинальной емкостью 68 мкФ.

8. Энергетический расчет. Потери в регулирующем элементе. Для линейного закона нарастания коллекторного тока при включении определяем тт (эквивалентную постоянную времени составного транзистора).

Для постоянных времени транзисторов T\-Tz, входящих в составной, ti = 0,05 мкс; Т2=тз = 0,3 мкс.

Определим предварительно коэффициент Кх-

Зависимость этого коэффициента от отношения ti/тз при Т2~тз показана в табл. 4.1.

При ti/t3 = 0,167 имеем Яг-0,044. Постоянная времени тт определяется по фор.муле

tt = Ti (t= 1,14 мкс.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [25] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46


0.0161