1 Структурная схема источника вторичного электропитания (ивэп)

Рис1 Структурная схема ИВЭП с бестрансформаторным входом

На рис. В1 – входной сетевой выпрямитель напряжения;

Ф1 – входной сглаживающий фильтр;

Пр – импульсный преобразователь напряжения (конвертор);

СУ – схема управления.

1. Описание работы ИВЭП

Конвертор ИВЭП с бестрансформаторным входом строится в основном на базе регулируемых транзисторных преобразователей. Транзисторы в преобразователе работают в режиме переключателя так, что большую часть периода преобразования они находятся в режиме отсечки или насыщения этим объясняется высокие энергетические показатели источников с импульсным регулированием. Повышение частоты преобразования позволяет уменьшить объем и массу электромагнитных элементов и конденсаторов, и тем самым улучшить удельные массо-объёмныепоказатели.

В стабилизирующих ИВЭП, как правило, применяют широтно-импульсный (ШИМ) способ регулирования, при котором период коммутации постоянен, а время нахождения транзистора в области насыщения изменяется.

Схема управления содержит следящий делитель с коэффициентом передачи К_Д ≤1, усилитель сигнала ошибки К_У>>1 и широтно-импульсный модулятор К_ШИМ>>1. Произведение К_Д* К_У* К_ШИМ называют петлевым коэффициентом усиления, который определяет нестабильность выходного напряжения U₀.

2 Алгоритм выбора схемы преобразования

2.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя:

Р₀=U₀*I_0MAX

Р₀=5*12=60,0 Bт

2.2 Определяем номинальное входное напряжение минимальное, максимальное и значение входного напряжения преобразователя:

U_C=U_Ф=127 В ,

U_ВХМАХ= *U_С*(1+а_МАХ+к_А/2) ,

U_ВХМАХ= *127*(1+0,1+0,05/2)=202,05 В ,

U_ВХМIN= *U_С*(1-а_МIХ-к_А/2) ,

U_ВХМIN= *127*(1-0,15-0,05/2)=148,17 B ,

U_ВХ= *U_С*(1-к_А/2) ,

U_ВХ= *127*(1-0.05/2)=175,11 B ..

2.3 По найденным значениям Р₀ и U_ВХ с помощью графика рис 2 выбираем схему преобразователя:

Так как шкала логарифмическая, то считаем логарифмы Р₀ и U_ВХ:

Lg 60≈1,78

Lg175,11≈2.24

Согласно графика рис2 выбираем схему преобразователя рис4.

Рис2 График областей предпочтительного применения различных типов преобразователей

преобразователей.

Рисунок 4 – Схема однотактного преобразователя с обратным включением выпрямительного диода

В схеме рисунка 4 при отпирании транзистора VT1 напряжение питания прикладывается к первичной обмотке W₁ трансформатора Т1. Полярность напряжения на вторичной обмотке такова, что диод VD1 закрыт. В этом интервале происходит накопление энергии в трансформаторе. При запирании транзистора VT1 изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора, открывается диод VD1 и энергия, накопленная трансформатором, передается в нагрузку. Регулировочная характеристика идеального преобразователя нелинейна и имеет вид: U_о= n₂₁U_вх/(1- ).

Идеальная схема обратноходового преобразователя не имеет потери, так как в любое время переключающий элемент имеет или нулевое напряжение или нулевой ток.

Достоинством схемы рисунка 4 является наличие одного моточного изделия (трансформатора Т1), что является в ряде случаев определяющим при выборе схемы малогабаритного, маломощного, экономичного источника электропитания.

2.4 Определяем U_1m и U_2m при этом задаёмся следующими значениями:

Напряжение коллектор-эммитер в режиме насыщения U_КЭНАС=2 B;

Максимальная длительность открытого состояния транзистора γ_МАХ=0,5;

Напряжение на диодах в открытом состоянии U_ПРVD=0,7 B

Находим напряжение на активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток трансформатора:

∆U₁=0,05*U_ВХ ;

∆U₁=0,05*175,11 =8,75 B;

∆U₂=0,05*U₀ ;

∆U₂=0,05*5=0,25 B;

U_1m= U_ВХМIN- U_КЭНАС-∆U₁ ;

U_1m=148,17-2-8,75=137,42 B ;

U_2m= ;

U_2m= =5,95 В .

2.5 Определяем коэффициент трансформации:

n₂₁= U_2m/ U_1m ;

n₂₁=5,95/137,42 =0.043.

2.6 Определяем значение γ_МIN:

γ_МIN= U₀/( n₂₁* U_ВХМАХ+ U₀) ;

γ_МIN=5/(0,043*202,05 +5)=0,36 ;

Так как γ_МIN=0,36>0,15 , устройство реализуемо.

2.7 Определяем критическую индуктивность:

L_W1=L_W1КР ;

L_W1КР=U_ВХ* γ_МАХ²/(2*fn* n₂₁*I_0MIN) ;

L_W1КР=175,11 *0,5²/(2*40000*0,043*2,5)= 0.05 Гн .

2.8 Определяем значение γ:

γ= U₀/( n₂₁* U_ВХ+ U₀) ;

γ=5/(0,043*175,11+5)= 0.4.

Таблица. 2 Результаты расчётов

γ	γМIN	γМАХ	n21	U1m, В	U2m, В	LW1, Гн
0,4	0,36	0,5	0,043	137,42	5,95	0,05