Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



ки для трансформаторов винол- j

няются из ленточного пермаллоя .q rvi-,--,-----

толш,иной 10-20мкм. Рекоменда- J J , л

цни по выбору материалов, расче- Uq -т-Сг Т Т

ту и конструированию трансфер- 1 1 .1-1

маторов для преобразователей ? tt

приведены в гл. 3. Здесь отметим

только нх особенности, связанные Рис. 9.25. Схема многозвенного

с высокой частотой преобразова- фильтра

ния.

: Для обмоток высокочастотных трансформаторов лучше исполь-13овать многожильные провода или литцендрат.

При выборе проводов (лнтцендрата или многожильного провода) исходят из того факта, что чем меньше диаметр провода, тем лучше используется медь. Многожильный намоточный провод создает меньшее сопротивление переменному току, чем аналогичный по сечению одножильный медный провод. Многожильный провод или «литцендрат» эквивалентны, однако «литцендрат» скручен, в нем более равномерно распределяется ток, но он более дорогой.

Для уменьшения индуктивности намагничивания, которая вместе с емкостью коллектора силового транзистора определяет граничную частоту преобразования, первичная и вторичная обмотки трансформатора могут послойно чередоваться. Однако при намотке таким способом могут образовываться скрутки и замыкания проводов в каждом слое обмотки. Значительно лучшая магнитная связь между обмотками достигается, если первичная и вторичная обмотки наматываются двойными парами проводов или коаксиальными проводами.

Для высокочастотных дросселей сглаживающих фильтров сер. дечники выбираются из порошкового железа. Такие сердечники из-за низкого (д. порошкового железа нельзя применять на частотах до 20 кГц, где преимущественно применяются сердечники из пермаллое-вых сплавов. В сглаживающих фильтрах слаботочных цепей пшро-кое применение находят высокочастотные дроссели типа ДМ, в сильноточных цепях - дроссели на тороидальных сердечниках.

Дроссели сглаживающих фильтров обладают собственным параллельным резонансом, так как их обмотки имеют определенную паразитную емкость. Для достижения заданного коэффициента сглаживания пульсации собственная резонансная частота дросселя должна лежать значительно выше частоты пульсации. Повышение собственной резонансной частоты дросселя может быть достигнуто за счет снижения межвитковой емкости одним из следующих методов: намоткой однослойной катушки, намоткой вперекрышку с поддержанием больших зазоров между краями обмотки, уменьшением емкости между обмоткой и сердечником за счет изоляции сердечника тонким диэлектриком.

Однако изменение собственной резонансной частоты дросселя не дает существенного эффекта в улучшении сглаживания пульсации. Более эффективным является применение многозвенных фильтров (рис. 9.25). В первом звене фильтра LC, может быть использованы пленочные или танталовые конденсаторы, а Cg. Cj - керамические. В качестве элементов /-4 высокочастотного фильтра используются ферритовые кольца, которые нанизываются на соединительные провода.

Конденсаторы для высокочастотных сглаживающих фильтров выбираются с учетом эквивалентного последовательного сопротивле-



иня, которое у керамических и пленочных конденсаторов на высокой частоте па два порядка ниже, чем у электролитических

На высоких частотах паразитная и)1дуктивность выводов конденсаторов и его последовательное эквивалентное сопротивление п.э образуют контур самовозбуждения с низкой добротностью. При частотах ниже собственной резонансной конденсатор обладает емкостным сопротивлением, а прн частотах выше собственной резонансной сопротивление конденсатора носит индуктивный характер. Электролитические конденсаторы большой емкости обладают низкой собственной резонансной частотой. Вследствие того, что /-„.э электролитов существенно не изменяется на частотах свыше 20 кГц и габариты конденсаторов фильтров при заданной пульсации существенно не зависят от частоты.

Для малогабаритных керамических и пленочных конденсаторов малое значение /-„.а является положительным фактором, поскольку при этом увеличивается их собственная резонансная частота. Однако увеличение тока утечки через конденсатор понижает его резонансную частоту. В мощных выпрямительных цепях это приводит к резкому увеличению выходного сопротивления.

Уменьшить выходное сопротивление можно параллельным соединением нескольких конденсаторов с высокой резонансной частотой и малым индуктивным сопротивлением, а также пленочного или электролитического конденсатора с большой емкостью н керамического конденсатора с малой емкосТъго. Важно, что при таком включении резко снижается эффективная последовательная индуктивность конденсаторов, в которую входит )и1дуктивность их выводов, и монтажных проводов. Таким образом, сборка из двух параллельных конденсаторов п© уровню сглаживания высокочастотной пульсации оказывается значительно эффективней, чем отдельный конденсатор большой емкости, который устанавливается с мнпнмаль-ной длиной соединительных печатных проводников.

Наиболее перспективным для высокочастотных преобразователей является пр)шенение керамических конденсаторов, особенно безвыводных )1лоских типов К10-47, К10-17 и др..

9.9. Методика и примеры расчета

Разработка транзисторных преобразователей начинается с анализа требований, которые предъявляются к проектируемому при бору. Основными из иих являются: технические, определяющие параметры и качество выходных напряжений преобразователя с учетом характеристик напряжения первичного электропитания; эксплуатационные, определяющие условия работы преобразователя в составе комплекса аппаратуры н требуемую надежность прн задан--иом времени работы н хранения; экономические, определяющие стоимость прибора.

Больпшнство из предъявляемых требований являются противоречивыми, например, требования минимальной массы и высокой надежности в течение длительного времени работы, минимальных габаритов и стоимости и т. п. Поэтому из предъявляемых требований выделяются основные и принимаются компромиссные решения. Выбор структурной схемы преобразователя проводится в основном по результатам анализа технических требований к параметрам выходных напряжений, их количества и качества. Рекомендации по




Рис. 9.26. Схема преобразователя на транзисторах с общим коллектором

выбору структурных схем стабилизирующих преобразователей приведены в габл. 9.2.

При электрическом расчете преобразователя необходимо определить режим работы и выбрать транзисторы, рассчитать цепи смещения и определить основные параметры трансформатора. Расчет режима работы транзисторов включает определение токов и напряжений коллекторной и базовой цепей, а также мощность потерь,, определяющую температуру нагрева транзистора.

Транзисторы для преобразователя выбираются из условия, что расчетные значения максимального тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер не превышают соответствующих максимально допустимых значений по техническим условиям на данный тип транзистора

Пример 1. Рассч)1тать преобразователь для питания электронного оборудования, установленного на автомобиле, по следующим исходным данным.

Входное напряжение питан)1я от аккумуляторной батареи автомобиля с )1апряжением U„ = 12 В, отрицательный вывод батареи соединен с массой автомобиля, выходное напряжеиие t/,,20 В, ток нагрузки /о = I А, пульсация выпрямленного напряжения fo~ 0,2 В. Преобразователь предназначается для массового серийного производства и должен иметь минимальную стоимость и высокую эксплуатационную надежность в диапазо)1е нзмс)1ення температуры окружающей среды от -50 до +50 °С при движении автомобиля по шоссейным и грунтовым дорогам.

Выбор схемы и частоты преобразования.

Для обеспечения заданных требований схема преобразователя должна быть простой, выполняться на недорогих элементах и материалах. Наиболее рацнональпой является двухтактный автогенератор иа силовых транзисторах типа р-п-р, соединенных по схеме с общим коллектором (рис. 9.26). В этом случае корпус транзистора не нужно изолировать от массы, на которую выведена минусовая шина аккумулятора. Для использования в трансформаторе недорогой электротехнической стали, надежно работающей в жестких условиях вибрации и ударов, частоту преобразования выбираем /п = 1 кГц.

Расчет преобразователя.

1. По заданному току нагрузки /„ = 1 А и выпрямленному напряжению Lo = 20 В выбираем для выпрямителя диоды Д232Б с параметрами: U„p = 1,0 В, t/oOp = 300 В, /пр-ср = 2А.



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 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 [128] 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0119