6.2.2. Выбор транзистора vt1

Транзистор выбирается по величине максимального (амплитудного) значения тока стока (коллектора) I_{ст m} при γ= γ_min=0,447:

I_{cт m}=P_нг/(U_{вх max}γ_minη)+U_{вх max}γ_min/(2L₁ƒ_р) =

=[200/(12•1,3•0,447•0,9)]+[12•1,3•0,447/(2•6•10^-6•50000)=31,87+11,62=53,5 A.

Определим максимальное напряжение на транзисторе

U_{с-и max}=U_{вх max}/(1- γ_min)=12•1,3/(1-0,447)=28,2 В.

Выбор транзистора выполним с запасом по току и напряжению. Примем коэффициент запаса по току k_з.т=2 и по напряжению k_з.н=2. Таким образом, номинальное значение тока стока транзистора должно быть не менее 100 А, а напряжение U_{с-и N} не менее 60 В и рабочая частота транзистора должна быть не менее 50 000 Гц.

Таким условиям удовлетворяет транзистор BSM121AR, параметры которого имеют следующие значения: U_{с-и N}=200 В; I_{ст N}= I_{к N} =130 A.

Сопротивление канала в открытом состоянии, R_{с-и. нас}=20 мОм.

Максимальная рассеиваемая мощность Р_max=700 Вт.

Тепловое сопротивление переход–корпус, R_п-к=180 ^оС/мВт.

Падение напряжения на открытом транзисторе при токе 50 А

I_кR_{с-и. нас}= ΔU_кэ.нас =52,5•0,02=1,05 В.

Это падение напряжения практически равно принятому ранее значению (ΔU_кэ.нас =1 В), уточнение расчета не требуется.

Для управления затвором этого транзистора выбираем драйвер IR2122 (см. табл. 15), который необходимо установить между выходом системы управления и затвором транзистора силовой схемы.

6.2.3. Расчет емкости сглаживающего фильтра

Работа емкостного фильтра в этой схеме аналогична работе емкостного фильтра в схеме ОППН II. В обеих схемах заряд конденсатора происходит на интервале паузы, а разряд – на интервале импульса.

С учетом этого обстоятельства для расчета необходимой величины емкости конденсатора можно воспользоваться формулой (54).

Емкость конденсатора сглаживающего фильтра, С₂, рассчитывается исходя из удовлетворения требований по пульсациям напряжения нагрузки, U_п2.

Поскольку заряд, отбираемый от конденсатора фильтра за время включенного состояния транзистора: ΔQ = I_нгγ/ƒ, а пульсации напряжения на конденсаторе С₂ равны ΔU_C2=ΔQ/С_2, то можно определить пульсации напряжения на конденсаторе, равные пульсациям напряжения на нагрузке:

ΔU_C2 = I_нгγ/(ƒС₂) =U_п2.

Следовательно, емкость конденсатора должна быть не менее величины С₂= I_нгγ/(ƒU_п2),

где U_п2=k_п2U_нг.

Коэффициент пульсации напряжения нагрузки k_п2 задан в задании на проект

k_п2=6•10 ^-3.

U_п2= k_п2U_{нг N}=6•10 ^-3•20=0,12 В.

С₂= 10•0,6/(50 000• 0,12)=1•10^-3 Ф=1000 мкФ.

Конденсатор должен быть выбран на рабочее напряжение не менее двухкратного напряжения нагрузки, к которой он подключен параллельно, т.е. U_{C N}≥(2U_нг) ≥(2•20)≥40 В.

Как уже было отмечено, при выборе конденсатора необходимо соблюсти условие по величине тока, протекающего через конденсатор, а именно: действующее значение переменной составляющей тока, протекающего через конденсатор при выбранных параметрах преобразователя, должно быть меньше того допустимого действующего значения тока, которое указано в справочных данных на конденсатор, I_пер. Если в справочных данных указано амплитудное значение тока I_{пер max}, то это значение следует разделить на .

Размах отклонения тока вторичной обмотки трансформатора ΔI₂ равен размаху отклонения тока, протекающего через конденсатор ΔI_С.

Величину ΔI₂ можно определить, умножив наибольшую величину отклонения тока первичной обмотки трансформатора, ΔI_1max, на коэффициент трансформации:

ΔI_1max=U_{вх max}γ_min/(2•L₁•ƒ_р)=[12•1,3•0,447/(2•6•10^-6•50 000)]= 11,62 A.

ΔI₂= ΔI₁ k_тр=11,62•0,5=5,81 А.

Таким образом, действующее значение тока переменной составляющей, протекающей через конденсатор, составляет

С учетом этого обстоятельства выбираем конденсатор фирмы HITANO, серия EXR, емкостью 1000 мкФ. Параметры конденсатора (см. табл. 33):

С_N=1000 мкФ, U_CN=50 В, внутреннее активное последовательное сопротивление при f_пул=100 кГц r_С=0,053 Ом, а допустимое амплитудное значение тока конденсатора I_{пер max}=2,4 A.

Допустимое действующее значение этого тока I_пер.д.з=2,4/1,41=1,7 А. Сравним это значение тока с рассчитанным ранее значением I_С=1,68 А. Выбранный конденсатор удовлетворяет требованию по допустимой величине тока.

Падение напряжения от переменного тока, протекающего через конденсатор, составитΔU_С= I_С•r_С=1,7•0,053 =0,09 В= U_п2.

По техническому заданию определено значение напряжения пульсаций U_п2:

U_п2=0,006•20=0,12 В.

Из сопоставления значений ΔU_C и U_п2 видно, что при установке выбранного конденсатора пульсации напряжения нагрузки будут меньше заданного значения.