6. Однотактный обратноходовой преобразователь

В процессе расчета ООП необходимо:

– выполнить расчет трансформатора;

– рассчитать загрузку элементов преобразователя по току и напряжению и выбрать их;

– рассчитать сглаживающий фильтр цепи нагрузки;

– рассчитать входной фильтр;

– рассчитать потери мощности на элементах схемы и определить КПД преобразователя;

– рассчитать площадь радиатора транзистора;

– выполнить статический расчет спроектированной системы;

– оценить устойчивость спроектированной системы к возмущениям.

Как уже было сказано, трансформатор обратного хода накапливает энергию на интервале импульса, т.е. того интервала, на котором ток от источника питания проходит через открытый транзистор в первичную обмотку трансформатора [4]. Передача же этой накопленной трансформатором энергии в нагрузку осуществляется на интервале паузы, т.е. на интервале закрытого состояния транзистора. С учетом сказанного при расчете трансформатора ООП кроме определения таких традиционных параметров, как мощность трансформатора, S_т, напряжение первичной и вторичной обмоток, сечение проводов обмоток, потери мощности в обмотках и сердечнике, необходимо обеспечить индуктивность первичной обмотки, достаточной для накопления упомянутой выше энергии.

6.1. Методика расчета трансформатора обратного хода

Напомним, что изложенная в предыдущем разделе методика относится к расчету трансформаторов прямого хода, используемых для связи и развязки в схемах понижающих и повышающих преобразователей (в которых накопление энергии в обмотке трансформатора нежелательно).

Приведенная же ниже методика применяется для расчета так называемых трансформаторов обратного хода, являющихся по существу катушками индуктивности с несколькими обмотками, которые обеспечивают накопление и передачу энергии в нагрузку и развязку нагрузки и питающей сети в обратноходовых преобразователях.

Высокие значения магнитных проницаемостей (µ_R =3000 ÷ 100 000) основных магнитных материалов не позволяют запасать в них много энергии. Это свойство хорошо для трансформатора ОПП, но не для трансформатора ООП. Большое количество энергии, которое должно бытъ запасено в трансформаторе обратного хода, фактически сосредотачивается в воздушном зазоре или в другом немагнитном материале сердечника трансформатора, величина относительной магнитной проницаемости которого µ_R = 1, и который разрывает путь магнитных линий внутри сердечника с большой магнитной проницаемостью [7]. В молибден–пермаллоевых и порошковых железных сердечниках энергия накапливается в немагнитном связующем веществе, удерживающем магнитные частицы вместе. Этот распределенный зазор не может быть измерен или определен непосредственно, вместо этого приводится эквивалентная магнитная проницаемость для всего сердечника с учетом немагнитного материала.

Расчетные соотношения для удельных магнитных потерь, потерь в магнитопроводе и повышения температуры те же, что и для трансформатора прямого хода [см. формулы (83) – (85)].