• Порядок расчета

1. Задаем максимальное значение Кзмак. Принимаем Кзмак=(0,35 ... 0,45).

2. Определяем относительные значения величины повышения и понижения входного напряжения

, .

3. Определяем номинальное и минимальное значения коэффициента заполнения

4. Определяем минимальное амплитудное значение напряжения первичной и вторичной обмоток трансформатора

, _{U1min=1.2Uвхном (1-b) - Uкэнас ,}

где Uкэнас - напряжение насыщения транзистора

(0,5 - 1,5(В)), Uпр - прямое падение напряжения на вентиле (0,5-1,0 (В)), ΔUтр - падение напряжения на внутреннем сопротивлении трансформатора (ориентировочно равное 0.2 - 0.5 (В)).

5. Определяем коэффициент трансформации n₂₁=W2/W1:

6. Округляем его значение до одного знака после запятой (т.к. значение n₂₁ должно быть реальным при выполнении намотки обмоток на сердечник трансформатора) и уточняем, если необходимо, значения коэффициентов заполнения

Кзмин=Uн/(Uвхмак· n₂₁); Кзмак= Uн/(Uвхмин · n₂₁);

Кз=Uн/(Uвхном· n₂₁).

7. Определяем Lкр - критическое значение индуктивности первичной обмотки

По значению Lкр выбирается индуктивность первичной обмотки трансформатора при его расчете (L₁>Lкр).

8. Определяем размах пульсации тока вторичной обмотки трансформатора:

9. Определяем требуемое значение емкости выходного конденсатора из условий обеспечения заданного коэффициента пульсации Кпул, % (см. исходные данные Вашего варианта).

- Размах пульсаций,

, (Ф).

По значению емкости и напряжения Uн из таблицы П8 Приложения выбираем тип конденсатора Cн.

10.Определяем параметры регулирующего транзистора VT1:

Максимальный ток коллектора

, ( А)

Максимальное напряжение на коллекторе

,( В).

Из таблицы П10 Приложения выбираем тип транзистора, например, транзистор типа 2Т908Б с параметрами: Uкэмак =100 В; Iкмак=5 А; Ркмак=9 Вт при температуре корпуса 85° С; Ртпк=2,0° С/Вт; h_21эмин=8; Uкэнас=0,8 В; tвкл=0,2 мкс; tвыкл=0,2 мкс; Uбэнас==1,6 В.

11.Определяем мощность, рассеиваемую на транзисторе VТ1, принимаем kнас=1,3:

Расчетное значение Рк должно быть не более, чем приведенное в справочных данных. В противном случае следует выбрать транзистор с большим значением Рк.

12.Определяем параметры диода VD1:

,(А), ,( В)

Выбираем тип диода (таблица П14 Приложения), например, тип КД213В, имеющий параметры fmax=100-10³ Гц; Uпр=1 В; Uобрмак=U_VDМАК=100 В; Iпрмак=I_VDМАК=10 А.

13. Мощность, рассеиваемая на диоде p_vd (без учета динамических потерь)

, (Вт).

6.5. Двухтактный преобразователь напряжения со средней точкой трансформатора (дпн)

Двухтактные управляемые преобразователи содержат усилитель мощности, выпрямитель, фильтр и схему управления. Регулирование напряжения в таких преобразователях осуществляется по принципу ШИМ.

Наибольшее распространение среди двухтактных преобразователей получили двухфазные со средней точкой первичной обмотки трансформатора (Рush-pull), полумостовые (Half-Bridger) и мостовые (Fu11-Вridger) преобразователи.

Рисунок 13. Временные диаграммы процессов в ДПН

Рассмотрим схему со средней точкой трансформатора (рис.12, 13). На базы транзисторов от схемы управления СУ поступают управляющие импульсы Uу1, Uу2 определенной длительности. Если открыт один из транзисторов, то к половине первичной обмотки трансформатора прикладывается напряжение, равное напряжению источника питания Uвх, во второй половине первичной обмотки наводится ЭДС, значение которой равно Uвх. Ток коллектора iк1 транзистора VT1 возрастает в первом приближении по линейному закону (см. рис.13), ток дросселя i_L, протекающий также через нагрузку, имеет ту же форму, что и ток ключа.

В большинстве случаев на выходе усилителя мощности включен двухполупериодный выпрямитель, выполненный либо по мостовой, либо по схеме со средней точкой. Таким образом, на вход фильтра с выхода выпрямителя за один период колебаний преобразователя поступают два прямоугольных однополярных импульса Uф. Среднее значение напряжения на выходе преобразователя равно (см. рис.12):

,

где .

Включенный в схему выпрямителя дополнительный диод VD разгружает диоды от токов разрядки дросселя L, т.е. выполняет роль обратного диода VD импульсного стабилизатора напряжения (рис. 6 ) или VD1 однотактного преобразователя с прямым включением диода (рис. 8 ). Наличие диода VD улучшает коммутационные процессы в выпрямителе. Связано это с тем, что в выпрямителе без обратного диода перед появлением импульса напряжения на вторичной обмотке трансформатора оба диода выпрямителя (в схеме, например, со средней точкой) открыты, т.к. через них проходит ток разрядки дросселя. Поэтому во время коммутационных процессов, начинающихся с появлением импульса напряжения на вторичной обмотке, оба диода остаются открытыми и обе вторичные полуобмотки трансформатора замкнутыми практически накоротко. В выпрямителе с обратным диодом за время паузы диоды выпрямителя успевают закрыться. Весь ток разрядки дросселя проходит через обратный диод. В схеме ДПН (рис.12 ) к закрытому транзистору прикладывается удвоенное напряжение питания, что является ее существенным недостатком.

• Расчет силовой части

Исходные данные при питании схемы от шин постоянного тока ЭПУ:

-напряжения питания (известны из предыдущих расчетов)

,( В) ,

, (В) , (В),

-выходное напряжение U н (В),

-ток нагрузки Iн, (A);

-частота коммутации каждого ключа fк,( Гц);

-коэффициент пульсаций выходного напряжения Кпул, (%).