Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



При равенстве витков обмоток Wi и W2 трансформатора Тр максималхгная длительность управляющего импульса не должна превышать половины периода (в противном случае произойдет насыщение сердечника трансформатора питания). Поэтому можно принять

3.MaHC=V(ttl + t2) = 0,45.

Минимальное значение коэффициента заполнения

•з.мин = п.мин -/з.макс/п.макс-

2. Амплитуда напряжения на входе сглаживающего фильтра

где По - предварительно определяемый коэффициент трансформации трансформатра питания:

0 ~ н/п.мин з.макс

3. Параметры сглаживающего фильтра. Определим произведение LC-фильтра без учета потерь в элементах фильтра:

LC =

где q - коэффициент сглаживания фильтра;

з1п(я.0,29)100 ГН.Ф.

2лЗ (50-103)20,29

Индуктивность дросселя фильтра выберем из условия непрерывности тока (В дросселе при нагрузке, равной 25% номинальной:

?н(1-/Сз.и„) 3,33(1-0,29) 2/р 2-50-103

Выбираем сердечник дросселя пз материала МП-140, типоразмер К13Х7х5. Дроссель выполняется на двух сложенных вместе сердечниках. Число витков дросселя

-У 2tiotiSc V 4я.10-«.140-0,15-2

витков.

2 Sc

Приняв плотность тока в обмотке дросселя / = 8 А/мм и выполнив намотку двойным проводом, получим

d = 0,69 мм и 5„ = 0,373 мм.

Активное сопротивление обмоток двух дросселей, включенных последовательно, составляет

,,=2p. = 2.0,02ili=0,012OM; 5м 2-0,373

/в - средняя длина одного витка. 170

Емкость конденсатора фильтра

LC 1,76-10-9.

с= -~~-=70 мкФ.

L 25-10-»

Выбирае.м конденсатор типа К53-25. С учетом снижения емкости при температуре (ACi = -20% при Г=-60°С) и частоте f = = 50 кГц (АС/ = 207о) требуамая номинальная емкость фильтра

тр= „ „ =110 мкФ.

0,8-0,8

Применим два конденсатора, включаемые параллельно с номинальной емкостью 68 мкФ каждый и номинальным напряжением 16 В.

4. Исходные данные к расчету трансформатора питания. Выберем в качестве материала сердечиика феррит марки М2000НМ. Особенность работы трансформатора в данной схеме заключается в том, что рабочая точка на кривой намагничивания сердечника перемещается по частному циклу от остаточной индукции Вг до максимальной Вт-

Для феррита М2000НМ значения индукций Вг и Вщ можно принять равными соответственно 0,08 и 0,29 Тл, изменение индукции равно

А5 = 5 -Л,=0,21Тл.

Расчет трансформатора. Действующий ток во вторичной обмот-

I/OT29

-= И А.

У з.ыия

Напряжения на об.мотках трансформатора:

= ип.мил i

Uw, (t/вых + + 0 + )/з.макс>

где п = По + Ап-уточненное с учетом потерь значение коэффициента трансформации трансформатора литания:

"o/Hf-f (/нГ+0 + /нГд)/УЗ.,, .

- сопротивление насыщенного силового трансформатора; Гь - сопротивление обмотки дросселя; Uotc - напряжение отсечки дио-Да; Го - дифференциальное сопротивление выходного диода в проводящем направлении.

При расчете можно принять в первом приближении следую-1Дие параметры кусочно-линейных характеристик элементов: Гт = 0,0бОм; t/oTc=0.6B; /-3=0,04 Ом; ,7-0 505 1 Q-os-e-o.oe-f (б-о,о12 + о.б + б-о,04)/о.45 обОЗ

22 - 2-0,505-6-0,06



5. Выбор силовых тюлупроводниковых приборов. Максимальное напряжение на запертом силовом транзисторе

/к.э.м.кс = 2 /п.макс = 2 • 34 = 68 В.

Максимальный ток коллектора без учета тока намагничивания трансформатора питания

т т I \ п.макс" э.мин з.мин)

к.макс " " н 1 Г7~7 -

= 0.603-6+ 34-0,6032-0.29(1-29) 2.25.10-«.50.108

Максимальное напряжение на диоде рекуперации

д.макс 2 (/п.макс = 68 В.

Максимальный ток диода рекуперации равен максимальному току намагничивания трансформатора:

Силовой транзистор выбираем типа КТ908А, диод рекуперации - типа КД212А.

Диоды силового выпрямителя с учетом максимального обратного напряжения и прямого тока выбираем типа КД213А.

4.5. Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения мощностью 10 Вт

Основные параметры преобразователя:

Входное напряжение .......... 18-30 В

Выходное напряжение.......... 5±2% В

Ток нагрузки............ 0,5-2 А

Рабочая частота ........... 40-70 кГц

КПД............... 68%

Напряжение пульсаций на выходе...... 30 мВ

Схема однотактного ИПН [20] показана на рис. 4.9. В данной схеме перемагничивание трансформатора Трг осуществляется напряжением на блокировочном конденсаторе Сз. На высоких рабочих частотах его роль может выполнять распределенная межвитковая емкость трансформатора. В режиме безразрывного тока дросселя Li приведенная схема обеспечивает «жесткую» нагрузочную характеристику, как и в двухтактной схеме.

Преобразователь содержит задающий генератор, выполненный по однотакт-ной схеме на транзисторе Гг и трансформаторе Гр, с обратной связью по напряжению. Регулирующий элемент выполнен иа составном транзисторе Та, Тъ, управление которым осуществляется от вторичной обмотки трансформатора Tpi по прямому тракту работы ЗГ. Перемагничивание трансформатора Тр2 осуществляет конденсатор Сз, включенный во вторичную обмотку Грг. Изменение Кз в данной схеме достигается изменением частоты ЗГ при постоянной длительности импульса tn. Для регулирования частоты ЗГ используется зависи-


2б\ ?2 18

10 6

Рис. 4.9. Схема стабилизирующего преобразователя мощностью 10 Вт

tutfj к, дБ

мость времени обратного такта ЗГ /ц от - сопротивления нагрузки (рис. 4.10). При этом Кз меняется в широких пределах, что используется для регулирования выходного напряжения ИПН. Схема управления РЭ содержит транзистор Гз (за счет изменения его выходного сопротивления регулируется частота ЗГ), .мост из сопротивлений и опорный стабилитрон Д5. Необходимое значение Коо обеспечивается выбором опорного напряжения и числа витков обмотки Up задающего генератора.

В рассматриваемой схеме использованы транзисторы КТ608А (Гг, Тз), 1КТ6ЗО (ГО. КТ908А (Г4), диоды К213 (Лз и Д,) и КД510 (Да) и конденсаторы типа К53-1.

Трансформаторы и дроссели вы- Р«с. 4.10. Зависимость времени полнеиы на броневых сердечниках обратного такта задающего ге-опл«,т.. нератора от сопротивления на-

2000НМ (1500НМ) и имеют следующие грузки

данные:

Трй сердечник Б-14, зазор 6 = 0,2 мм, Wi = 100 витков 0 0,1 мм, Woc = = 60 витков 0 0,1 мм, Wy = 60 витков 0 0,1 мм, R7p=100 витков 0 0,1мм;. Тръ сердечник Б-22, без зазора, Ц7, = 26 витков 0 0,51, W2=I8 витков 0,51X2;

W. сердечник Б-22, зазор 6 = 0,3 мм, Z.= 160 мкГн, li7=28 витков 0,51X2 мм.

Мощность, потребляемая ЗГ от источника с напряжением 6-7 В (например от пара.метрического стабилизатора), не превышает 80 мВт, что позволяет разрабатывать преобразователи на малые мощности с высоким КПД. Практические схемы таких преобразователей могут дополняться цепями защиты от перегрузок по напряжению и току, а также фильтрами подавления радиопомех.

-0,70

-0,50

-0,50

-0,W

-ОрО

-0,20

-0,10

mil III Mill

III! 1 1 1 IIH

O,05 0,1 0,3 0,5 1,0 2,0 R, кОц



4.6. Нерегулируемый преобразователь напряжения мощностью 100 Вт

Основные параметры преобразователя:

Напряжение питания . -........

+ 10%

-157о

Выходная мощность . . . -........100 Вт

Выходное напряжение . . . . . . -.....15 В

Потребляемая мощность при отсутствии тока нагрузки . 3,5 Вт

КПД................92%

Рабочая частота........-......16-10 Ги

Для нерегулируемого преобразователя мощностью 100-200 Вт целесообразно использование автогенераторной схемы с непосредственным контролем режима перемагничивания сердечника трансформатора питания. Такая схема позволяет обеспечить достаточно высокий КПД 1При хорошем использовании материала сердечника и повышенной надежности.

На рис. 4. Ill приведена схема преобразователя, рассчитанного на диапазон мощностей 15-150 Вт. Основная часть схемы - двухтактный преобразователь, содержащий трансфор-1 матор с ферритовым кольце-

вым сердечником {Tpi) и поясом Роговского, транзисторные ключи, переключаемые с помощью гибридной схемы управления и вспомогательных обмоток трансформатора (W21, VF22). В схеме предусмотрены входной и выходной фильтры для сглаживания пульсаций, а также цепи включения и выключения ИПН. Силовые ключи и выпрямитель собраны на двух платах из поликора раз-

Вкл 1к

HI--W-C

Вь/кл о-

А, %/fVV3

5-1Ь

1V<

5-16


Рис. 4.11. Схема нерегулируемого преобразователя напряжения с непосредственным контролем магнитного состояния сердечника трансформатора

мером 24x30 мм. Плата схемы управления имеет размеры 16x30 мм. Унификация схемы управления обеспечивает переключение секций базового резистора в пределах 4-30 Ом.

В схеме использованы транзисторы Т1-Т3 типа КТ608Б; Ti, Г5 типа КТ908; диоды Д, Д5-типа Д220, Дб, пша КД213.

Моточные данные элементов схемы приведены в табл. 4.3. Обмотки Wi, Wi (обмотки пояса Роговского) наматываются на сердечнике из четырех слоев пермаллоевой ленты НП-50 шириной 5 мм, 6 = 40 мкм, изолированной лавсановой пленкой. Длина ленты равна длине внешней окружности сердечника. Конструкция трансформатора показана на рис. 3.84.

Таблица 4.3

Параметры

Номер обмотки

Число витков

Диаметр провода, мм

0,67

0,67

0,18

0,23

0,23

0,18

0,62X2

0,62x2

Тип сердечника

МП-140 К13Х7Х5

М2000НМ-1 K31X18,5X7

4.7. Импульсный стабилизатор напряжения мощностью 400 Вт

Основные параметры преобразователя:

Напряжение питания.......... 28-40 В

Выходное напряжение.......... 27±0,2 В

Ток нагрузки............ 3-15А

Амплитуда пульсаций выходного напряжения, не более 0,2 В Провалы и выбросы выходного напряжения в переходных режимах........... 0,3 В

Температура окружающей среды...... бО+бО°С

Коэффициент полезного действия, ие менее . . . 0,92 при 3 А

0,95 прн 12 А

Удельная мощность, не менее....... 260 Вт/дм

На рис. 4.12 приведена схема понижающего ИСН с параллельным 1включение.м силовых транзисторов и замыкающих диодов. Так как из-за требований по температурному диапазону в Качестве силовых транзисторов могут быть использованы только кремниевые приборы, а минусовая шина должна быть общей, выбрана схема с оптроиным управлением предусилителя. Для этой



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


0.0132