Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



Таблица 4.1

tills

0,15

0,024

0,041

0,057

0,084

0,108

Для диода КД213А принимаем его постоянную времени тд= = 0,23 мкс.

Максимальный ток в силовом транзисторе лри его отпирании

1-Д W0 -/С.)

- к.

к.мако где А7макс =

г . в.макс . V /рТД .

/н Кг Ч

; «1 = 7,176; /С2 = 0,101; Кз = -7,267 - коэффи-

н.макс

циенты аппроксимации решения уравнения диффузии.

Принимаем Яахэз =2132 = 205 2131 - 50; К-Кзмт Т КэхКхэЛгэ. 20-20.50.14,43.10-«

~ /н /нТу-. 4,44

= 1140;

50.103-1,14.10-* /к.макс = 2.48; /н.„анс = 2.48 -4,44 = 11 А. Мощность в силовом транзисторе при включении

Р =

2 /С, «2

- =0,41 Вт.

Силовой транзистор Тз в схеме стабилизатора запирается форсированно, поэтому время выключения определим по формуле

1

*выкл - ""З

Kl ЭЗ б.з

к.макс

/б.з - ток базы транзистора 7з при его запирании:

/б..=

a.n + t/a.63-2i

б.э5

150 10

выкл = 0,3-„ \ . =0,21 мкс.

30.9,4-10-g 6,67

Потери в силовом транзисторе при выключении выкл = и„,«, 347 . 50.103.0,2 Ы0-6 = 1,19 Вт.

Выходное сопротивление регулирующего элемента стабилизатора в открытом состоянии

о э.кз э.бЗ+э.к1 + э.б2 0,7-1-0,7-1-0,5 . bbix- ;--7---444-= 0,43 Ом.

Потери в открытом состоянии регулирующего элемента

/4,44\а 4,44

0,53-0,43 = 4,87 Вт.

Потери в замыкающем диоде Д4:

Рд =

-1 + (А«)у/12]/ + £/яо/„}(1-/Сз).

Расчет проводим при д=0,04 Ом и (7до = 0,6 В:

Рд = 4,442.(1-0,53)

1 + f и,44У

1,667 Вт.

0,04-f (1-0,53) 0,6.4,44 =

Потери в конденсаторах входного фильтра

Рс =IcRcofr.

где С - суммарная емкость входного фильтра. Ток 1с определяется по формуле

(m-1-l)

(е* -1)Я IL

х(е + 1)-

2 \*-

/д7у

f 1 2

1 2У

а/ J 1/2

./с =0,7А;

Рс =0,49-0,22/5= 22 мВт.

Суммарные потери в силовой части стабилизатора

Рс2 = 8,31 Вт.

Без учета потерь в управляющей части стабилизатора КПД равен Л. 80

Rk+Pcz 804-8,31

= 0,91.



Конструктивна стабилизатор вместе с источником вспомогательных Напряжений выполнен на одной подложке 30x48 мм и двух подложках 30x24 мм.

Расчет преобразователя с пропорционально-токовым управлением

(рис. 4.3)

Основные параметры преобразователя напряжения:

Напряжение питания Выходное напряжение Ток нагрузки Рабочая частота , .

.......... 18 В

.......... 15 В

.......... 0-4 А

.......... 50-103 Гц

1. Выбор выпрямительных диодов и схемы выпряхмления. Для заданного выходного .напряжения (15 В) выбираем двухполупе-риодную схему выпрямления. Для этой схемы предельные параметры диодов должны удовлетворять неравенствам

пр.макс J обр.макс U„.

Для заданного максимального тока нагрузки (4 А) выбираем диоды типа КД213А.

Предельные параметры диода типа КД213А: /обр.макс = 200 В; /„р.макс=10 А; /р=100 кГц; Т = -60+ +125°С.

2. Выбор транзисторов преобра-+Х (/н зователя. Коллекторный ток откры-того транзистора

где Г) = 0,84-0,9 - ориентировочный КПД преобразователя;

/„=15-4/18.0,85 = 3,92А.

Напряжение на запертом транзисторе при использовании кольцевого сердечника трансформатора питания и выполнении коллекторной обмотки двумя проводами одновременно практически равно удвоенному входному .напряжению.

Выбор транзисторов шроизво-дится в соответствии с неравенства ми


к.доп

к.э.доп 2

транзистор

типа

Рис. 4.3. Схема преобразователя с токовым управлением мощностью 60 Вт

Выбираем КТ908А.

3. Выбор диодов базовой цепи. Обратное Напряжение на диодах базовой цепи не может превышать

прямое падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора. Максимальный ток, протекающий через диод, равен максимальному базовому току транзистора:

h = U =

где К - заданное отношение коллекторного тока к току базы. Предварительно выбираем коэффициент К из соотношения К<

Для транзисторов КТ908А с учетом снижения температуры /2213 =6, выберем К=4.

Для преобразователя, выполняемого на .кремниевых транзисторах, необходимо включение двух диодов в базовой цепи для сокращения времени рассасывания носителей в насыщенном транзисторе и устранения сквозных токов, возникающих при повышенной температуре:

/д= 3,92/4 = 0,98 А.

Для базовой цепи также выбираем диоды типа КД213А.

4. Расчет витков обмотки Wq трансформатора тока. После выбора материала и типоразмера сердечника трансформатора тока определяется 16 по формуле

гу/ э.б 1 Д

- 4/р5 В

Т.Т «Т.Т

где St.t, .J,- сечение и индукция сердечника трансформатора тока.

Расчет по данной форлгуле проводится для температуры 25°С.

Напряжения Оэ.б и 6д определяются на основе опытных или справочных данных.

Для нормальной температуры i(25°C) и заданных токов базы и коллектора напряжение на эмиттерном переходе транзистора КТ908Л составляет .примерно 1,1 В.

Для диодов KT2I3A примем кусочно-линейную аппроксима-цию вольт-амперной характеристики: (7до = 0,6 В; Рд =0,04 Ом;

ид=идо + 1дНд=0,д-\- 0,98 0,04 = 0,64 В.

Суммарное падение напряжения -на диодах в базовой цепи

Для феррита марки 2000НМ1 при частоте 50 кГц и тетяпера-туре 25°С индукция насыщения 5 = 0,36 Тл; температурный коэффициент изменения индукции насыщения (ТК 5,,) для этой частоты составляет-10,2-10-" Тл/°С.

Число витков 116 определим для типоразмера сердечника К7Х4Х2:

г,=.

1,1 + 1,28

1 1 d

4.50.103.3.10-8.0,36

Число витков .первичной обмотки 1, = 1Гб С«3 В. 6-60



5. Определение типоразмера сердечника трансформатора питания. Произведение сечения сердечиика трансформатора на площадь окна для двухтактной схемы представим в виде

Кзап / 0

2 [/д - падение напряжения на диодах Ди Дг, Дз; «гг - количество полуобмоток трансформатора (1-го или 2-го) в 1-й выходной цепи; Ргг - мощность в г-й выходной цепи;

)),р = 0,93-0,95;

1+4:=;

1/2-2 Р,,

/ - плотность тока (5-9 А/мм-);

Bs ст - индукция насыщения трансформатора питания; Кзап - коэффициент запаса по индукции трансформатора (/Сзап~0,8).

Выберем материал сердечника трансформатора питания М2000НМ1 такой же, как для сердечника токового трансформатора.

В такОМ случае величина У и, следовательно, ScSo увеличиваются с повышением температуры.

Приняв изменение «апряжения на переходе -2 мВ/°С, определим для максимальной температуры -f 50°С значение ScSo.

о о .2У2-.87,3-11-3.10-.10- 1- 0 2Ягм*

-0,8.7.0,25- 1,05+ 1,18 -.М.

Выбираем сердечник К20-12-6, имеющий ближайшее большее значение Sc5o = 0,271 см"*.

, 6. Определение витков обмоток трансформатора питания. Число витков на 1 В

- = 0,64.

4 ЛГаап 4.50-103.0.8.0,Зб.0,27Ы0-*

Число витков коллекторной обмотки

Число витков вторичной обмотки W2=WoU2, где Uu СУ2-напряжения 1на первичной и вторичной обмотках. 162

При расчете напряжений Ui и U2 необходимо учесть падение напряжения: бк.э - на транзисторах; Uk - на первичной обмотке токового трансформатора; ид - на выпрямительных диодах.

Падение напряжения на насыщенном транзисторе КТ908А при максимальном токе нагрузки /«.3 = 0,5 В.

Напряжение на первичной обмотке трансформатора тока

Uwi = (U,,, + 2 ид) С = » 0.6 В ;

K = o(fn-ta.K-t/vn) = 0,64(18-0,5-0,6)«llB;

2 =о(н + ад = 0(15 + 0,6 + 4-0,04) = 10В.

7. Расчет тока намагничивания коллекторной обмотки трансформатора питания

ст -

Для материала 2000НМ1 Яс = 0,2Э« 16 А/м;

/„„.=15:5iJ0l" = O,O73A

in ст

При -60°С значение Не возрастает в 1,5-2 раза.

8. Расчет сопротивления Rx.x и числа витков Wx.x токового трансформатора. Для транзистора КТ908А используем зависимость минимального коэффициента передачи /1213 от тока коллектора при минимальной температуре -60°С.

При токе /к = /цс.т /121э«4. Число витков Wx.x при неизменном входном напряжении на преобразователе определяется из соотношения

1х.х== (0,6-0,8) 2U„

где б-напряжение на эмиттериом переходе транзистора при

мин и к = Удс.Т (г1 В); с

х.х = 0,7-2-18-11 =277В.

Сопротивление

(1 ст 1

где /ср.т - средняя длина магнитной силовой линии токового трансформатора; Нет - коэрцитивная сила сердечника токового трансформатора (при Г„„„); /(„ас=1,5 - коэффициент насыщения

при Гмин и /K = /jic.T;

n 2.18.11 - 1.277

°х.х =-. .--; =3,9 кОм.

32.1,7Э.10-а 277

+ 0,146

П /5 277 \ 4 "

J \ 4 Jj



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


0.0099