Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



схемы необходим вспомогательный источник питания, имеющий .несколько выходных каналов. Схема ШИМ включает в себя операционный усилитель и генератор пилообразного/напряжения, .напряжение для которого берется с отдельной обмотки трансфор-.матора дополнительного источника питания. Источник опорного


Параметры

Номер обмотки

Количество витков

Диаметр провода, мм

0,18

0,18

0,62

0,62

Тип сердечника

ТЧ-60П--24-035 (2 шт.)

ТЧ-60П--24-035 (2 шт.)

М2000НМ-1 К16X10X4,5

Рис. 4.12. Схема импульсного стабилизатора мощностью 400 Вт

напряжения желательно иметь с улучшенной термаатабильностью, поэтому используется схема с термокомпеисированным стабилитроном, иитаемьгм от источника тока (Гд). В качестве меры улучшения распределения токов в параллельно включенных полупроводниковых приборах применена схема с подключением силового

Таблица 4.4 I

дросселя секционированными выводами многожильной обмотки.

В схеме используются транзисторы Гг, Гз, Ts-Г15 типа 2Т908, Ti, Тъ типа КТ608, Г4, Ге, T, Гд типа КТ312; диоды Д,, Д4-Де типа Д220, Да, Дз, Д~Д\а типа КД213, стабилитроны Ду типа КС139, Дв типа Д818, оптопара Лз типа АОД101Г, микросхемы А\, Ач типа УТ401А. На схеме не показаны цепи питания микросхем.

Моточные данные элементов схемы приведены в табл. 4.4.

4.8. Стабилизирующий преобразователь напряжения с бестрансформаторным входом мощностью 200 Вт. Пример расчета

Основные параметры преобразователя:

-f-107o

Напряжение питания..........~220 В

Выходноенапряжение.......... 27 В±2%

Выходная мощность.......... 200 Вт

КПД.............. 90%

Объем.............. 1,5 дм

Масса.............. 1,7 кГ

Удельная мощность.......... 130 Вт/дм

Рабочая частота........... 10 кГц

Уровень пульсаций выходного напряжения . . . . 20 мВ

Преобразователь напряжения в ИВЭП с бестрансформаторным входом питается выпрямленным сетевым напряжением, хмаксималь-ная амплитуда которого достигает 340 В. Поэтому .применена схема полумостового стабилизирующего преобразователя напряжения (рис. 4.13, 4.14).

Основной недостаток полумостовых схем - зависимость напряжений на конденсаторах делителя от параметров элементов и


Рис. 4.13. Принципиальная схема силовой части ИВЭП с бестрансформаторным

входом



симметрии Нагрузки устраняется с помощью дополнительной симметрирующей обмотки, причем 1Г, = 1Гз. По отношению к первичной обмотке она подключается последовательно и согласно. При

1 Lcr>-r-

Х-


7i ff""

Рис. 4.14. Схема управления ИВЭП с бестрансформаторным входом

нарушении равенства напряжений на конденсаторах делителя, например Uc2>Uc3, во время открытого состояния транзистора Тг на обмотке Щз возникнет напряжение Uz=Uc2, причем полярность его будет открывающей для Дз, д4, начнет заряжаться конденсатор Сз и напряжение на конденсаторах делителя будет выравниваться.

В этой схеме необходимо ограничивать токи диодов Д)-д4 с помощью дросселей, так как в противном случае даже при полной симметрии напряжений на конденсаторах делителя транзисторы Гз, Ti вынуждены будут включаться на емкостную нагрузку и бросок тока будет ограничен только сопротивлениями силовых цепей. Однако дроссели могут быть включены непосредственно в коллекторные цепи транзисторов Гз и Г4 (см. рис. 4.14) и одновременно выполнять функции формирования безопасной траектории при включении силовых транзисторов, как описано в § 3.10. Запасаемая в дросселях L] и L4 энергия рекуперируется в нагрузку с помощью обмоток 11з 2 и 4-2, диодов Дп, д12. Такая схема не только увеличивает КПД устройства, но и гарантирует перепад напряжений при отключении силовых транзисторов на величину не более чем 0,5U„+Uu/n, где - напрял<ение питания; t/„ - напряжение на нагрузке; п= \1з 2/з-ь

В схеме предусилителя использованы два однотактных импульсных каскада (транзисторы Ге и Tq) с трансформаторным выходом (Грз, Tpi), обеспечивающим гальваническую развязку силовых цепей и цепей управления. Материал сердечников этих 178

трансформаторов - пресс-пермаллой (кольцо МП-1ЗХ 9X4,5). Это позволяет использовать энергию, запасаемую в трансформаторах во время импульса, для организации процесса активного запирания силовых транзисторов.

Питание цепей формирования безопасных траекторий выключения силовых транзиотаров и питание коллекторных цепей транзисторов предусилителей осуществляются от вспомогательного автогенератора, который служит также в качестве синхрогенера-тора, задающего рабочую частоту переключений транзисторов преобразователя. Генератор пилообразного напряжения ШИМ выполнен с удвоенной частотой и несимметричной фор.мой пилообразного напряжения. Это позволило использовать (в схеме один ШИМ.

Расчет преобразователя проводится в следующей последовательности:

1. Рассчитываются электрические режимы в силовых цепях при исходных допущениях - характеристики полупроводниковых элементов считаются идеальными, силовой дроссель выбирается из условий минимума необходимой габаритной мощности, значение КПД принимается равным минимально допустимому.

2. Выбираются и определяются основные параметры силовых элементов схемы, обеспечивающих работу устройства при рассчитанных электрических режимаХ.

3. Рассмзтриваются возмож-ности коррекции исходного варианта, изменяются значения рабочей частоты и индуктивности силового дросселя, проводится пересчет соответствующих параметров силовых элементов и выбирается лучший вариант.

4. Рассчитываются па1ра.метры всех элементов схемы, энергетические потери и удельные параметры.

На рис. 6.5 изображены временные диаграммы напряжений на конденсаторе входного фильтра при максимальных отклонениях питающего напряжения от среднего значения. Наибольшее значение Uc макс = 343 В. Наименьише значение бсмин зависит от емкости входного конденсатора. Наименьшим объемом будет обладать преобразователь, у которого пульсации на конденсаторе входного фильтра близки к предельно допустимым, а требуемое качество выходного напряжения обеспечивается управлением по входному возмущению и глубокой отрицательной обратной связью по напряжению. Поэтому можно принять

(4.1)

Ос м„н = f/n.M„H f/n( 1 -би) V2-2Ufc

где Ьи - относительный нижний допуск напряжения питания; У/сдоп - допустимая амплитуда пульсаций иа конденсаторе выб-занного типа при частоте 2/сети. Для конденсаторов типа К-29 JfCAcn соатавляет 40 В, поэтому принимаем Lcыин= Уп.м1ш = = 220(1-0,15)1/2"-2-40 = 264,5-80=184,5 В. Напряжение на конденсаторах емкостного делителя не остается 1постоянным; оно периодически меняется с частотой переключения транзисторов и ам-



плит)-Дой Ufcp.. riipfH этом через коидеисаторы делителя течет значительный реактивный ток; в то же .время но (ним течет ток, обусловленный пульсациями выпрямленного сетевого напряжения UfCBx- Таким образом, конденсаторы емкостного делителя должны рассчитываться на реактивную мощность, определяемую из выражения

/Сд = UfCnx 2 п /ее.и -f UfC UСд /р, (4.2)

где /сд= 6.„„„/2. Выражение (4.2) содержит три изменяемых величины PfCA, UfCA, Сд, поэтому выбор Сд и определение Pjcr, Ufca проводится в следующем порядке: принимаем f Cfl = 0,15f CBx; учитывая, что с точностью до КПД второе слагаемое правой части выражения (4.2),.равно половине потребляемой мощности, определим

Сд = Р„/(г1-0,15{;с„,/,з,„„2/р).

По формуле (4.2) определяе..м Р/сд и сравниваем ее со значением Р/сдоп, найденным в справочнике. Если Р{саоп>Р/сд., то выбранное значение f CA удовлетворительное и можно шереходить к следующему пункту расчета. Если Р/сдог1<Р./сд, то следует увеличить Сди>а 25% и повторить проверку по формуле (4.2).

В справочной литературе может быть дана графическая зависимость допустимой амплитуды переменного или пульсирующего напряжения на конденсаторе от частоты. В этом случае емкость конденсатора делителя можно выбрать из условия

Сд>Р/г10,8[/;сдоо/п.м„„2/р,

где Vicjxon - опре.деляется по справочнику. При таком выборе Сд на конденсаторах делителя уровень пульсаций с частотой fp будет составлять 80% допусти.мого, оставшийся запас реактивной .мощности обеспечит безопасность работы при протекании тока с частотой пульсаций выпрямленного .напряжения. Проверка по суммарной реактивной мощности необходима и в этом случае. До-пусти.мая реактивная мощность конденсатора определяется по формуле

доп = /С доп 2 л/р Сд,

где VjCAon берется из справочника для частоты fp. Следуя вышеизложенному, выбираем Сд = 6,6 .мкФ.

Необходимая габаритная мощность трансформатора на первом этапе расчетов определяется из следующего вьиражения:

Лр.габ = н/г) = 200/0,9 = 223 Вт.

Коэффициент трансформации рассчитывается исходя из (Наименьшего значения напряжения на конденсаторе входного фильтра и коэффициента деления емкостного делителя с учетом КПД:

мин

п =-

-Г1=3.

Коэффициент заполнения определяется по формуле

э.мин

= l!L = 0,472 .

- г;

С макс

Максимальное на.пряжение на выходной обмотке трансформатора

(/., = смаксО,5 г = 57,2В. Минимальную индуктивность силового дросселя выбираем из ус-

л они я

J (с Ma„cZ!!z:: « 48 10-« Гн ; 2/н2/р

при этом

м /.макс = 2/„ = 2=14,8 А.

Габаритная мощность дросселя Р<»"ь1вается по максим HOMV иминимальному значениям напряжения на входе преобразо ва?еля так как наличие трансформатора позволяет .хорошо сог-ласовать уровни напряжений на входе и .выходе устройства:

L габ

= Р.

l макс

= 105 Вт.

Для сердечника К36Х25Х7,5 справедливы следующие расчетные соотношения:

5охл = 4л2(С„ + 0,5й) (А + 0,5с) + лЛ(&-а)«80см2,

где а = 0,55 см; Ь = \,Ъ см; с = 2,5 см (рис. 4.15);

б =0,4 см;

А = ]/2c2 + 4ac-f 4а; С» =

4(а + с)

•ох.х

аг-Р.Л

3,2 А/мм;

Pl ..макс = /р Кз.о ф.м.кс Уд = 375 Вт,

„ 0М-ММ2

где р = 0,02 -

. j4 (а 4-6) 4-0,7 (с-6)1;

/(з.о = 0,3; = 10* Гц;

с.ср

аг = 0,025 Вт/см2; Р,д = 70-ЮЗ Вт/см (при fo = Во = 0,6Т) Б = 0,6Т: \/e = S,/,cp; 5e = 0J6cM«;l 9,6см; f = 10 Гц; fpL = 2fp; Кф.макс = 2/1/1,3 .

Максимальная габаритная мощность дросселя, намота.нного на выбранном сердечнике, будет существенно больше минимально необходимой. Это связано с дискретностью типоразмеров сердечников из магнитодиэлектриков. На сердечнике .меньшего типоразмера дроссель требуемой мощ- р„с. 4.15. Геометрические размеры то-ности получить нельзя. роидальных сердечников




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


0.013