Вес магнитопровода:
Вес Обмоток:
Общий вес трансформатора:
Удельный вес на единицу мощности:
Рассчитаем потери в трансформаторе
Потери мощности в магнитопроводе:
Сопротивление параллельных ветвей:
Сопротивление контура намагничивания:
Потери мощности в активных сопротивлениях обмотки:
Потери мощности в изоляции катушек:
Коэффициент мощности:
,
Где
Коэффициент потерь мощности и КПД:
Полученное значение КПД примерно равно принятому значению, поэтому уточняющий расчёт проводить не нужно
3.4 Расчёт выходного выпрямителя и фильтра
Как и на выходе сети выбираем мостовую схему выпрямителя. Значение коэффициента пульсаций Кп=0,01. Так как коэффициент пульсаций на входе однофазного мостового выпрямителя Кп=0,65 . Основным параметром, характеризующим работу фильтра, является коэффициент сглаживания пульсации выпрямленного напряжения определим коэффициент сглаживания фильтром как:
,
где 
и
–
коэффициенты пульсаций до и после
сглаживающего фильтра.
Такой коэффициент сглаживания обеспечивает однозвенный LC фильтр.
Рисунок 3 –Однофазный мостовой выпрямитель с LC фильтром
Поскольку выпрямитель с трансформаторным входом, все расчёты следует проводить по соотношениям для неидеального выпрямителя.
Напряжение на вторичной обмотке трансформатора с учётом отклонения выходного напряжения вниз от номинала на 0,5%:
Определим средний ток через вентиль:
Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду, с учетом отклонения выходного напряжения вверх от номинала на 0,5%:
По полученным данным выбираем выпрямительные диоды большой мощности 2Д213А со следующими параметрами:
Расчёт электрических параметров элементов LC-фильтра ведется по выражениям:
Где Ксгл1 – коэффициент сглаживания звена фильтра
Определим произведение LC по соотношению:
Из условия непрерывности тока в дросселе находится его критическая индуктивность:
Выбран двухобмоточный дроссель Д273:
Устанавливаем пять конденсаторов [8] К50-29-100 мкФ — 100 В , соединенных параллельно с суммарной емкостью 500мкФ.
4. Разработка и расчёт схемы управления зарядного устройства.
Система управления предназначения для формирования импульсов управления силовыми ключами преобразователя, осуществления ручного или автоматического управления, световой или звуковой индикации режимов работы, обеспечения защиты самого преобразователя от коротких замыканий.
Для получения на выходе сигнала требуемой формы силовой ключ должен открываться всего лишь на определенное время, пропорциональное вычисленным показателям выходного напряжения. В этом и заключается принцип широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM). Далее сигнал такой формы, состоящий из импульсов, разнящихся по своей ширине, поступает в область фильтра на основе дросселя и конденсатора. После преобразования на выходе будет практически идеальный сигнал требуемой формы.
Выбираем ШИМ-контроллер со встроенными драйверами полумоста и синхронных выпрямителей.
Отличительные особенности:
105В/2A-ые драйверы затворов полумоста
Выходы управления синхронным выпрямителем с программируемыми задержками
Высоковольтный (105В) пусковой стабилизатор
Управление в вольтажном режиме с прямой связью по напряжению и ограничением вольт o секунда
Программируемый резистором генератор, способный работать на частоте 2 МГц
Отправлена заявка на патент для схемы синхронизации генератора
Программируемая блокировка при снижении входного напряжения
Защита от перенапряжения
Встроенная защита при перегрева
Программируемый плавный старт
Гибкая двурежимная защита от токовой перегрузки с таймером автоматической разблокировки
Пошаговое ограничение тока при перегрузке
Непосредственное подключение к оптопаре
Выход опорного напряжения 5В
Корпуса: TSSOP-20EP (с теплорассеивающей площадкой), LLP-24 (4мм x 5мм)
LM5035 содержит все компоненты, необходимые для реализации преобразователя, выполненного по полумостовой топологии с отслеживанием входного напряжения. Кроме того, он осуществляет следующие функции:
• Управление синхронным выпрямителем с программируемыми задержками, которые позволяют оптимизировать КПД за счет подстройки временной диаграммы переключения полевых транзисторов на первичной и вторичной стороне;
• Управление напряжением для стабильной работы в составе полумостовой топологии и лучшей устойчивости к шумам по сравнению с управлением в токовом режиме;
• Прямая компенсация для улучшения стабильности при колебаниях входного напряжения;
• Генератор с установкой частоты с помощью внешнего резистора и возможностью работы на частотах до 2 МГц;
• Возможность синхронизации ШИМ внешним генератором для cнижения электромагнитных излучений;
• Программируемая блокировка при снижении входного напряжения для управления последовательностью подачи питания и минимизации выбросов пускового тока;
• Вход подключения внешнего датчика температуры (термистор)
• Регулируемый плавный старт для схем с большими емкостными нагрузками;
• Гибкая двухрежимная защита от токовой перегрузки с таймером автоматического перезапуска, который позволяет снизить тепловыделение при длительной перегрузке;
• Пошаговое ограничение тока для защиты компонентов источника питания от импульсных токовых перегрузок;
• Оригинальный интерфейс оптопары токового управления, который расширяет частотный диапазон обычных оптопар;
• Выход прецизионного источника опорного напряжения 5 В, который может использоваться во внешней схеме и позволяет сократить количество элементов.
Обозначение выводов схемы:
VIN-источник входного напряжения
UVLO-Питающее напряжение микросхемы VCC контролируется схемой UVLO (Under Voltage Lock Out – блокировка при снижении напряжения).
OVP-Внешний делитель напряжения от источника питания устанавливает Уровни завершения работы. Порог 1.25V . Гистерезис устанавливается внутренний источник тока , который подключает 23μA в внешний резистор делителя.
RAMP-компоратор.Напряжение сравнения (RAMP). На этот вывод следует подавать сигнал пилообразной формы (напряжение). При возникновении синхроимпульса на выходе устройства образуется открывающее контрольное напряжение. После того как показатель напряжения на RAMP становится больше в несколько раз, чем величина выходного напряжения на усилителе ошибки, на выходе можно наблюдать импульсы, отвечающие закрывающему напряжению. Длительность импульса может рассчитывать от момента возникновения синхроимпульса вплоть до момента многократного превышения показателя напряжения на RAMP над величиной выходного напряжения усилителя ошибки.
RT-Резистор и емкость, задающие частоту работы всего устройства (RT, CT). Каждый контроллер может работать лишь на определенно заданной частоте. Каждый из импульсов следует лишь с этой частотой. Устройство может менять длительность импульсов, их форму и протяженность, но только не частоту. На практике это означает, что чем меньше протяженность импульса, тем длительнее пауза между ним и следующим. При этом частота следования всегда неизменна. Емкость, подключенная между ножкой CT и общим кабелем, и резистор, подключенный к выходу RT и общему кабелю, в комбинации могут задавать частоту, на которой будет работать контроллер.
SS-Мягкий старт (SS). Показатель напряжения на данном выходе определяет максимально допустимую ширину будущих модулируемых импульсов. На данный вывод подает ток установленной величины. Если между ним и всеобщим кабелем вмонтировать дополнительную емкость, то она будет медленно, но уверенно заряжаться, что приведет к постепенному расширению каждого импульса от минимума вплоть до окончательного расчетного значения. Благодаря этому можно обеспечить плавное, а не стремительное нарастание величин тока и напряжения в общей схеме устройства, благодаря чему такая система и заслужила свое название "мягкий старт". При этом, если специально ввести ограничение по напряжению на данном выводе, допустим, подключив делитель напряжения и систему диодов, можно и вовсе ограничить превышение импульсами некоего задаваемого значения ширины.
HO – подключается для регулировки верхнего транзистора
LO- подключается для регулировки нижнего транзистора
SR2 – синхронный выпрямитель драйвер вывод, контроль выводов транзисторов .
SR1 - синхронный выпрямитель драйвер вывод, контроль выводов транзисторов .
Структурная схема:
Расположение выводов:
Общее описание:
LM5035 - контроллер полумостового преобразователя, который содержит все необходимое для реализации преобразователя напряжения по полумостовой топологии с вольтажным режимом управления и прямой связью по входному напряжению. Плавающий драйвер затвора верхнего уровня способен работать при напряжении питания до 105В. Оба драйвера, верхнего и нижнего уровней, характеризуются максимальным током управления 2А. В состав контроллера входит пусковой стабилизатор с высоким входным напряжением, а также программируемая блокировка при снижении входного напряжения и защита от недопустимого превышения входного напряжения. Частота генератора может устанавливаться с помощью внешнего резистора до 2МГц. Кроме того, генератор может быть синхронизирован с внешним сигналом синхронизации. Вход контроля тока и программируемый таймер совместно реализуют функцию пошагового ограничения тока и автоматической разблокировки защиты от токовой перегрузки после ее срабатывания.
Заключение
В р༌е༌з༌у༌л༌ь༌т༌а༌т༌е р༌а༌б༌о༌т༌ы н༌а༌д выпускной квалифиуационной работой б༌ы༌л༌а р༌а༌з༌р༌а༌б༌о༌т༌а༌н༌а с༌х༌е༌м༌а зарядного устройства на основе полумостового инвертора.
П༌о༌с༌л༌е а༌н༌а༌л༌и༌з༌а м༌е༌т༌о༌д༌о༌в р༌е༌ш༌е༌н༌и༌я з༌а༌д༌а༌ч༌и б༌ы༌л༌а р༌а༌з༌р༌а༌б༌о༌т༌а༌н༌а с༌т༌р༌у༌к༌т༌у༌р༌н༌а༌я и ф༌у༌н༌к༌ц༌и༌о༌н༌а༌л༌ь༌н༌а༌я с༌х༌е༌м༌ы с༌и༌с༌т༌е༌м༌ы༌. Д༌а༌л༌е༌е б༌ы༌л༌а п༌р༌о༌и༌з༌в༌е༌д༌е༌н༌а р༌а༌з༌р༌а༌б༌о༌т༌к༌а с༌х༌е༌м с༌т༌р༌у༌к༌т༌у༌р༌н༌ы༌х б༌л༌о༌к༌о༌в с༌и༌с༌т༌е༌м༌ы༌. П༌о༌с༌л༌е п༌р༌о༌в༌е༌д༌е༌н༌и༌я э༌л༌е༌к༌т༌р༌и༌ч༌е༌с༌к༌и༌х р༌а༌с༌ч༌е༌т༌о༌в б༌ы༌л༌а в༌ы༌б༌р༌а༌н༌а э༌л༌е༌м༌е༌н༌т༌н༌а༌я б༌а༌з༌а у༌с༌т༌р༌о༌й༌с༌т༌в༌а и п༌о༌л༌у༌ч༌е༌н༌а п༌р༌и༌н༌ц༌и༌п༌и༌а༌л༌ь༌н༌а༌я с༌х༌е༌м༌а༌.
О༌т༌л༌и༌ч༌и༌т༌е༌л༌ь༌н༌ы༌м༌и ч༌е༌р༌т༌а༌м༌и р༌а༌з༌р༌а༌б༌о༌т༌а༌н༌н༌о༌г༌о ЗУ я༌в༌л༌я༌ю༌т༌с༌я༌:
- о༌т༌н༌о༌с༌и༌т༌е༌л༌ь༌н༌а༌я п༌р༌о༌с༌т༌о༌т༌а к༌о༌н༌с༌т༌р༌у༌к༌ц༌и༌и༌;
- в༌ы༌с༌о༌к༌а༌я с༌т༌а༌б༌и༌л༌ь༌н༌о༌с༌т༌ь в༌ы༌х༌о༌д༌н༌ы༌х п༌а༌р༌а༌м༌е༌т༌р༌о༌в༌;
- н༌а༌д༌е༌ж༌н༌о༌с༌т༌ь р༌а༌б༌о༌т༌ы с༌х༌е༌м༌ы༌.
При выполнении данной работы была разработана система управления источником питания, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования. Полученный источник питания удовлетворяет всем техническим требованиям проекта.
При разработке источника питания был получен опыт по разработке схем управления вторичными источниками питания.