Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание
Введение……………………………………………………......5
Список литературы………………………………………..…18
ВВЕДЕНИЕ
Основой многих импульсных источников питания сегодня служат однотактные обратноходовые преобразователи напряжения. Однотактные обратноходовые преобразователи напряжения являются сейчас наиболее распространёнными и востребованными. Это обусловлено тем, что в области малой и средней мощности они обеспечивают оптимальное соотношение стоимость - качество. Стоимость узла управления ООП напряжения гораздо ниже, чем у других преобразователей.
По способу регулирования ООП напряжения мож но разделить на два больших класса: релейные и с широтно-импульсной модуляцией. Релейный способ регулирования характеризуется изменением отноше ния длительности импульсов к перио ду в совокупности с изменением час тоты их следования. При релейном управлении с уменьшением тока на грузки, частоты пре образования повышается. У преобразователей с широтно-импульсной модуляцией частота следования импульсов накопления постоянна. Выходное напряжение стабилизируют изменением отношения длительности импульсов к периоду их следования, как и в случае релейного управления.
1.Расчёт выпрямителя.
выпрямленного сетевого напряжения
где - прямое падение напряжения на диоде входного выпрямителя;
- размах пульсаций на конденсаторе
1.2. Выбор выпрямительных диодов
Максимальное обратное напряжение на диодах сетевого выпрямителя равно максимальному выпрямленному напряжению:
Определяем средний ток диода:
где - КПД преобразователя в целом.
Диоды выбирают так, чтобы их максимальные ток и напряжение превышали расчетные в раз. В нашем случае подходят диоды
- средний прямой ток;
- максимальное обратное напряжение.
1.3. Расчёт емкости конденсатора
где - частота сетевого напряжения;
- число полупе риодов выпрямленного напряжения за период сетевого напряжения.
С учетом разброса емкости в выбираем конденсатор на напряжение
1.4. Расчёт максимального коэффициента заполнения (отношения длитель ности импульса к периоду):
где - значение, на которое увеличивается напряжение на транзисторе в закрытом состоянии относительно напряжения питания при передаче энергии в нагрузку;
- предварительное значение падения напряжения на транзисторе.
2.Расчёт трансформатора.
2.1.Расчёт максимального тока первичной обмотки
2.2. Расчёт действующего значения тока первичной обмотки
2.3.Расчёт коэффициента трансформации:
где - прямое падение напряжения на диоде
2.4.Расчёт действующего значения тока вторичной обмотки и диода
2.5.Расчёт индуктивности первичной обмотки
где - частота преобразования (для обеспечения удержания выходного напряжения на холостом ходу, за счет большой глубины модуляции, частота преобразования выбрана сравнительно низкой).
2.6.Расчёт числа витков первичной обмотки
Выбираем магнитопровод Средняя длина магнитной линии площадь поперечного сечения , относительная магнитная проницаемость (сидоров стр.331)
2.7.Расчёт приращения индукции за время импульса:
Индукция технического насыщения материала равна Она больше, чем рассчитанное приращение индукции, поэтому можно сделать вывод, что магнитопровод выбран правильно.
2.8.Расчёт коэффициента трансформации обмотки питания узла управления:
где - напряжение питания цепи управления;
- падение напряжения на диоде
2.9. Расчёт числа витков остальных обмоток:
2.10. Расчёт диаметров проводов обмоток и потерь в них:
Для уменьшения индуктивности рассеяния обмотки равномерно распределяют по магнитопроводу, располагая их друг над другом. В рассматриваемом случае обмотку наматывают первой. Диаметр провода с изоляцией определяют исходя из условия расположения первичной обмотки виток к витку по внутренней окружности сердечника в один слой:
Для обмотки выбираем провод
Определяем его погонное сопротивление (сопротивление проводника длиной ):
где - удельное сопротивление меди.
Определяем плотность тока:
Определяем длину провода первичной обмотки
Определяем потери в проводе первичной обмотки
При таком диаметре провода и выбранной частоте дополнительными потерями в проводе можно пренебречь.
Определим диаметр провода обмотки
Для обмотки выбираем провод
Определяем его погонное сопротивление (сопротивление проводника длиной ):
С учетом наличия на магнитопроводе первичной обмотки и изоляции на ней определяем длину провода вторичной обмотки
Определяем потери в проводе вторичной обмотки
.
Чтобы не расширять номенклатуру, диаметр провода обмотки питания узла управления выбираем таким же, как и диаметр первичной обмотки. Для обмотки выбираем провод
На этапе расчетов потери в магнитопроводе считаются эквивалентными потерями в проводах обмотки, а окончательную проверку теплового режима трансформатора проводят экспериментально:
3. Расчёт транзистора
3.1.Действующее значение тока транзистора равно току первичной обмот ки трансформатора:
3.2.Определяем максимальное напряжение на транзисторе сразу после его закрывания:
где - ЭДС самоиндукции рассеяния трансформатора.
При выборе транзистора принимают во внимание не только его технические параметры, но и стоимость, доступность, а также наличие аналогов. С учетом всего вышеизложенного выбираем транзистор
3.3.Определяем статические потери в транзисторе:
где – сопротивление открытого канала при температуре
– максимальная температура кристалла транзистора;
– максимальная температура окружающей среды.
3.4.Определяем динамические потери в транзисторе:
Поскольку выбран режим прерывистого потока трансформатора, то динами ческими потерями при включении можно пренебречь.
Потери при выключении зависят от времени спада которое в свою очередь, зависит от выходного тока ШИМ-контроллера при переключении. Слишком малое время спада может вызвать резкое увеличение напряжения на стоке транзистора и сбой цепей управления. Поэтому время спада выбирают в интервале
3.5.Определяем суммарную выделяемую мощность на транзисторе:
4. Расчёт выпрямительного диода
4.1.Действующее значение тока диода равно току вторичной обмотки:
4.2.Определяем обратное напряжение на диоде:
4.3.Критерии выбора диода те же, что и для транзистора. Поскольку через диод протекает значительный ток, его следует выбрать с большим запасом, что позволит уменьшить размеры теплоотвода. Руководствуясь этим, выбираем диод
- максимальный прямой ток;
- максимальное обратное напряжение;
- падение напряжения на диоде;
- времея обратного восстановления.
4.4.Определяем статические потери на диоде:
4.5.Поскольку выбран режим прерывистого потока трансформатора, то динами ческие потери на диоде будут незначительны и ими можно пренебречь, следовательно:
5. Расчёт элементов узла управления.
5.1.Расчёт резистора запуска
Через резистор запуска протекает ток зарядки конденсаторов цепи управления и ток запуска микросхемы равный Напряжение запуска микросхемы Предположим, что суммарный ток запуска равен удвоенному току запуска микросхемы тогда
Определяем мощность рассеивания:
Из ряда выбираем резистор
5.2.Выбираем элементы цепи обратной связи по току:
Сопротивление открытого канала транзистора использованное для расчета потерь, приведено для наихудшего случая. При выборе компонентов цепи обратной связи по току лучше руководствоваться типовым значением, которое, как правило, составляет от максимального. Напряжение на выводе микросхемы () и, следовательно, на резисторе при котором начинает ся ограничение длительности импульса, составляет при макси мальном пико вом токе. Исходя из того, что пиковый ток через резистор находится в пределах его номинал вравен:
Из ряда выбираем резистор
Считая прямое падение напряжения на диоде () равным вычислим сопротивление резистора
Из ряда выбираем резистор
Нижний предел сопротивления резистора рассчитаем исходя из того, что ток, протекающий через него (), не должен превышать при номинальном напряжении питания узла управления и минимальном падении напряжения на транзисторе и диоде Максимальное сопротивление резистора выбирают так, чтобы при напряжение на выводе микросхемы близком к напряжению отключения (), и максимальном напряжении на открытом транзисторе диод был открыт.
Из ряда выбираем резистор
5.3.Расчёт резистора в цепи затвора:
Выходной ток микросхемы требуемый для переключения транзистора с учетом того, что время переключения совпадает со временем спада ():
где - полный заряд затвора транзистора
Из ряда выбираем резистор
5.4.Выбираем элементы генератора:
Согласно документации на микросхему если выбрать номи нал резистора генератора то емкость конденсатора генератора вычисляем по формуле:
Выбираем конденсатор на напряжение
Определяем мощность, выделяемую на микросхеме
Определяем потери на управление коммутирующим транзистором
Определяем потери на микросхеме
где - ток, потребляемый микросхемой во включенном состоянии.
Определяем общие потери на управление, выделяемые на микросхеме
Эта мощность меньше, чем максимальная мощность, рассеиваемая микросхемой
5.5. Выбираем элементы обратной связи по напряжению:
Образцовое напряжение микросхемы составляет Выходное напря же ние приводят к образцовому с помощью делителя, верхнее плечо которого - резисторы а нижнее - При токе делителя сопротивление резистора нижнего плеча делителя:
Определяем сопротивление резистора верхнего плеча делителя:
Из ряда выбираем резистор
Из ряда выбираем резистор
Резистор - подборный. Он служит для точной установки напря жения на нагрузке. Его сопротивление находится в пределах
6.Расчёт демпфирующей цепи.
Предполагаем, что индуктивность рассеяния трансформатора находится в интервале
По закону сохранения энергии:
где - энергия, накопленная в индуктивности рассеяния трансформатора к окончанию этапа накопления;
- энергия, которую должен “поглотить” конденсатор демпфирующей цепи при заданном приращении напряжения на нем ().
Определяем
Выбираем конденсатор на напряжение
Определяем амплитуду напряжения на демпфирующем конденсаторе:
Сопротивление демпфирующего резистора рассчитываем исходя из того, что напряжение на демпфирующем конденсаторе уменьшается на за период, чтобы к моменту следующей коммутации конденсатор мог “поглотить” новую порцию энергии:
Отсюда:
Для обеспечения заведомой разрядки демпфирующего конденсатора во всех режимах работы преобразователя резистор выбирают номиналом, вдвое меньшим расчетного
Определяем напряжение на резисторе
Определяем мощность рассеиваемую резистором:
Из ряда выбираем резистор
Диод демпфирующей цепи должен выдерживать импульсный ток и обратное напряжение, равное максимальному напряжению на стоке транзистора и иметь повышенное быстродействие.
Выбираем диод
- средний прямой ток;
- максимальное обратное напряжение.
7. Расчёт КПД преобразователя.
Расхождение составляет что менее поэтому расчет закончен.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ю. Семёнов Разработка однотактных обратноходовых преобразователей напряжения. – Радио, 2001, №10, с. 35-36; №11, с. 43-45.
2. Б. Ю. Семёнов. Силовая электроника: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005. –416 с.: ил.Серия «Библиотека инженера» )
1209.09.2.136.0000 ПЗ
6
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
7
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
8
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
9
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
10
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
11
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
12
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
13
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
14
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
15
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
16
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
17
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
18
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
4
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.
1209.09.2.136.0000 ПЗ
5
Изм.
Подп.
№ докум.
Инв. № подл.
Инв. № дубл.