2.5.2. Режим прерывистых токов дросселя

Особенность работы схем на рис. 2.3 в режиме прерывистых токов состоит в следующем (рис. 2.16, б). На интервале времени 0t₁ транзистор закрыт, ток дросселя и диода равен нулю, вследствие чего напряжения на транзисторе, диоде и дросселе соответственно равны u_КЭ = U_п, u_д = U_н, u_L = 0.

В момент t₁ поступления импульса u_п. у регулирующий тран­зистор открывается и его коллекторный ток сравнительно мед­ленно возрастает без выбросов I_K m, так как ток через диод к мо­менту времени t₁ был равен нулю. По окончании импульса u_п. у транзистор через время t_рас закрывается, и ток дросселя начинает спадать до нуля в течение времени t₂t₃. На интервале t₁t₃, значе­ния напряжений u_КЭ, u_д, u_L такие же, как и в режиме непрерывных токов дросселя (рис. 2.16, а). С момента времени t₃ весь процесс повторяется.

Применение режима прерывистых токов в схемах ИСН ин­вертирующего типа с автотрансформаторным включением дросселя приведет к пропаданию выброса коллекторного тока I_K m, увеличе­нию напряжения на диоде и уменьше­нию напряжения на транзи­сторе и дросселе в течение времени t₄t₅, при котором i_L = 0, до u_д = U_н, u_КЭ = U_п и u_L = 0. При этом на форме напряжений диода и транзистора появляются "вырезы".

Недостатками режима прерывистых токов, как и для ИСН двух других типов, являются главным образом повышенная пульсация напряжения на нагрузке из-за увеличения времени разряда конденсатора в нагрузку на интервале t₄t₅ и некоторое увеличение внутреннего сопротивления.

2.5.3. Методика расчета

Исходные данные для расчета ИСН повышающего типа мо­гут быть использованы из п. 2.3.3. Проведем расчеты для схемы на рис. 2.3.

1. Выбираем частоту преобразования f_п и принимаем _ст = 0,9.

2. Определяем минимальное, номинальное и максимальное значения относительной длительности открытого состояния регу­лирующего транзистора:

_min = (U_н  U_н) / [(U_п + U_п + U_н  U_н)_ст],

_ном = U_н / [(U_п + U_н)_ст],

_max = (U_н + U_н) / [(U_п  U_п + U_н + U_н)_ст].

3. Из условия обеспечения непрерывности токов дросселя определяем его индуктивность

L_min  (U_н + U_н  U_пр) (1  _max)² / (2I_{н min} f_п).

4. Определяем средний, минимальный и максимальный токи дросселя при I_н max и U_п min (при I_н min и U_п max искомые значения бу­дут меньше):

I_{L ср} = I_{н max} / (1  _max),

I_{L min} = I_{L ср}  U_{п min} _max / (2L_min f_п),

I_{L max} =2I_{L ср}  I_{L min}.

5. Задаемся значением I_K m = 1,5 I_L ср и с учетом f_п выбираем регулирующий транзистор с параметрами I_K max > I_K m, U_КЭ max > (U_п + U_п + U_н + U_н). Базовый ток транзистора равен I_Б = I_K m / h_2lЭ min.

6. Выбираем силовой диод с параметрами

I_пр > I_{L max}, U_{обр. и. р} > (U_п + U_п + U_н + U_н), t_{вос. обр} << 1/f_п.

7. Определяем коэффициенты K_тр1 = I_K m / I_Б h_21Э max, K_тр2 = I_L min / I_Б h_21Э max. По графикам на рис. 2.12 находим _Б/_эфф, а затем емкость конденсатора

C_Б = 1,6 I_Б _Б / U_ЭБ.

8. Определяем времена включения, выключения и рассасывания транзистора по формулам (2.2.8).

9. Потери мощности на транзисторе равны сумме потерь мощности в режимах насыщения и переключения и достигают максимального значения при U_п max и _max

P_{K нас} =I_{L ср} U_{КЭ нас} _min,

P_{K дин} = 0,5 f_п (U_п + U_п + U_н + U_н  U_пр) (I_{K m} t_вкл + I_{L max} t_выкл),

P_K = P_{K нас} + P_{K дин}.

10. Потери мощности на диоде

P_д = I_{L ср} U_пр (1  _max) + (U_п + U_п + U_н + U_н  U_{КЭ нас}) I_{обр max} t_{вос. обр} f_п /6,

где I_{обр max} = I_{K m} – [I_{н max} / (1  _min)  U_{п max} _min / (2L_min f_п)].

11. Пульсация на нагрузке, число конденсаторов и протекающие через них эффективный и импульсный токи определяются по тем же формулам, что и для ИСН повышающего типа.

12. Вычисляем коэффициент передачи схемы управления с учетом коэффициента стабилизации К_ст

K_ШИМ  (_max  _ном) K_ст U_п / [(U_п  U_{п min}) (U_н  U_н)].

13. Расчет схемы управления проводится по методике в п. 1.2.6.

14. Потери в дросселе P_L  I_{L ср}² r_L.

15. Значения _ст и r_н определяются по тем же формулам, что и для ИСН повышающего типа.