При этом обязательно надо учитывать возможность выбранного

транзистора на рассчитанные значения тока I_{к max} и напряжения U_{кэ max}.

Примем f_р = 5000 кГц, тогда круговая частота пульсаций

ω_п =2πf_р = 31400 с^-1.

Поскольку величина индуктивности L₂ должны быть больше

L_кр=74,6 мкГн, выбираем 3 высокочастотных дросселя Д13-20, рабочая

частота которых составляет 100 кГц, индуктивность L = 315 мкГн,

активное сопротивление обмотки 0,15 Ом, ток подмагничивания 4 А

(см. табл. 36).

Обмотки соединяем параллельно. Результирующая индуктивности в этом случае составит 105 мкГн, рабочий ток 12 А, активное сопротивление обмотки 0,05 Ом.

Определим величину максимального отклонения тока цепи нагрузки ΔI_L2:

ΔI_L2=I_max-I_min=(U_вх-U_нг)γ_min/(L₂f)=(30-16)0,537/(105•10^-6•5000)=14,32 А,

а действующее значение этого тока

Интегральный параметр фильтра L₂C₂ определим по формуле (14):

L₂C₂=(1- γ)/( 8k_п2f²)=(1-0,537)/(8•0,05•5000²) = 4,63•10^-8 Гн•Ф.

Требуемая величина емкости конденсатора C₂ с учетом рассчитанного выше произведения (L₂C₂):

C₂ = (L₂C₂)/ L₂ = (4,63•10^-8 )/(105•10^-6) = 441•10^-6 Ф=441 мкФ.

С учетом рекомендаций подраздела 1.3 выбираем конденсатор типа В41607 (см. табл. 30), параметры которого:

номинальное значение емкости С_N=800 мкФ;

номинальное значение напряжения U_{С N}=63 В;

допустимое максимальное значение тока переменной составляющей

I_{пер max}=9,6 A;

r_С=26•10^-3Ом.

Определим допустимое действующее значение переменной составляющей тока конденсатора:

Условие выбора конденсатора фильтра ( I_{пер. д.з}> ΔI_{L2 д.з}) выполнено.

Проведем проверку фильтра на резонанс. Необходимо, чтобы частота собственных колебаний фильтра ω_с.к была бы меньше половины частоты пульсаций напряжения ω_п, т.е.:

ω_с.к < ½ ω_п.

ω_п = 2πf_р = 6,28•5000 = 31400 с^-1;

3450 с^-1 < 15700 с^-1 .

Условие отсутствия резонанса выполнено.

Определим величину падения напряжения на внутреннем активном сопротивлении конденсатора от переменной составляющей тока ΔI_L

ΔU_{С2 пар}= ΔI_L r_С=14,32•26•10^-3=372•10^-3 В,

а полный размах пульсации выходного напряжения на полном сопротивлении конденсатора

ΔU_{С2 пар} существенно меньше величины U_{п 2}= k_п2 U_нг=0,05•16=0,8 В.

Амплитуда полуволны пульсаций напряжения U_п2/2=0,336 В. Коэффициент пульсации напряжения нагрузки, k_п2, определяется отношением U_{п 2}/2 к среднему значению напряжения нагрузки, т.е.

k_п2= U_{п 2}/(2U_нг)=0,336/16=0,021.

Заданием на проект величина k_п2 определена равной 0,05. Величина коэффициента пульсации рассчитанного фильтра меньше требуемой величины k_п2. Следовательно, фильтр полностью удовлетворяет требование задания по ограничению пульсаций выходного напряжения.

Определим загрузку транзистора VT по току и напряжению.

Максимальное значение тока коллектора I_{к max} определим по формуле

I_{к max} = I₂ + (t_иU_Lи)/(2L₂ ), (31)

где I₂ = 10 А– среднее значение тока нагрузки;

t_и – длительность импульса тока;

U_Lи – напряжение на дросселе L2 на интервале импульса;

L2 – индуктивность дросселя L2.

Определим теперь загрузку транзистора по току по формуле

I_{к max}=I₂+(t_иU_Lи)/(2L₂) =10+0,663•11,5/(5000•2•105•10 ^-6 )=17,26 А,

где U_Lи= U_{вх N}-U_{нг N}- ΔU_кэ.нас – ΔU_RL1=30-16-2-10•0,05=11,5 В,

t_и= γ_maxТ=0,663/5000 с.

Для расчета максимального (амплитудного) значения тока транзистора примем значение γ=γ_max=0,663, при котором амплитуда тока максимальна.

Напряжение на закрытом транзисторе U_кэ и на закрытом диоде U_VD определяем по формуле (5):

U_кэ = U_VD = U_вх = 30 В.

Выбираем транзистор с двойным запасом по току и напряжению, т.е.

I_{к N}=2•17,26=34,52 А, а U_кэ=60 В. Рабочая частота транзистора должна быть не менее 5000 Гц.

Выбираем биполярный транзистор 2Т827А (см. табл. 25), номинальные значения параметров которого:

I_{к. и max}= 40 А; U_{кэ N}=100 В;

ΔU_кэ.нас ≤2 В; t_вкл=1,2 мкс, t_выкл=4,5 мкс, коэффициент передачи по току h_21Э≥750, максимальная рассеиваемая мощность P_max=125 Вт, граничная частота f_гр=10 мГц, тепловое сопротивление р-n переход – корпус транзистора R_п.к = 0,3 ºС/Вт.

Загрузка диода по току определяется по формуле (4)

I_VD=10•(1- γ_min )=10•(1-0,537)=4,63 А.

Выбираем диод с двойным запасом по току и напряжению, т.е.

I_{VD N}≥2•4,63=9,26 А, а U_VD ≥60 В.

Выбираем быстродействующий диод SF164 (см. табл. 19), номинальные значения параметров которого:

U_{обр max}=200 В, I_N=16 А, ΔU_в.пр=0,975 В, t_восст=35 нс.