3.Выбор и расчет трансформатора

3.1Определение действующих значений I₁ и I₂ :

I₁= n₂₁*I_0MAX ;

I₁=0,043*12* = 0.52 А ;

I₂= I_0MAX ;

I₂= 12* =7,68 А .

3.2Определяем поперечное сечение стержня на поперечное сечение окна S_CT*S_OK:

Задаёмся значениями:

Коэффициент заполнения медью окна магнитопровода К_ОК=0,35

Приращение магнитной индукции ∆В=0,1 Тл ;

Коэффициент полезного действия η=0,6

Определяем габаритную мощность трансформатора:

Р_Г= I₂* U_2m* γ_МАХ(1+ η)/(2* η) ;

Р_Г=7,68*5,95*0,5*(1+0,6)/(2*0,6)= 30,5 Вт;

Гц/Вт;

Выбираем плотность тока j=6*10⁶ А/м²

S_CT*S_OK = ;

S_CT*S_OK= =0.33*10^-6 м⁴ = 33 см⁴

3.3По значению S_CT*S_OK выбираем типа магнитопровода и уточняем его параметры:

Для данной схемы предпочтительней применять разрезной магнитопровод с броневым ферритовым сердечником.

Тип магнитопровода	Размеры, мм						Sст *Sок, см4	Марка феррита	Sст см2	Lср, мм	Масса магнитопровода, г
	L	l0	l	B	H	h
Ш20х28	65	20	44	28	32	22	29,6	2000НМ1	5,7	144	223х2

Рис.4 Броневой ферритовый магнитопровод.

3.4Определяем число витков W1 и W2:

W1= γ_МАХ* U_1m/( S_CT*∆B*fn) ;

W1=0.5*137,42/(6*10^-4*0,1*40000)= 31 витков ;

W2=W1* n₂₁ ;

W2=31*0,043 =2 витков.

3.5Определяем поперечное сечение жил провода q₁ и q₂:

q₁=I₁/j ;

q₁=0,52/6*10⁶=0.1*10^-6 м² = 0,1 мм²;

q₂=I₂/j ;

q₂=7,68/6*10⁶=1,28 *10^-6 м² = 1,28 мм² ;

По рассчитанным значениям выбираем

Для сечения жил провода q₁ выбираем провод ПЭТВ 0,38: 0,1134 (мм²):

Диаметр по меди 0,38 мм;

Диаметр с изоляцией d1=0,44мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,152 Ом*м.

Для сечения жил провода q₂ выбираем провод ПЭЛШО 1,3: 1,3270 (мм²):

Диаметр по меди 1,3 мм;

Диаметр с изоляцией d2= 1,46 мм;

Пороговое сопротивление Rп=0,0132 Ом*м.

Пересчитываем q₁ и q₂ с учетом изоляции:

q₁= ;

q₁= = 0.15 мм² ;

q₂= ;

q₂= = 1,67 мм² ;

Рассчитываем S_OK:

S_OK= S_CT*S_OK/ S_CT;

S_OK=29,6/5,7=5,2 см² = 5,2*10² мм².

3.6 Проверяем условие размещения обмотки в окне магнитопровода:

(q₁*W1+ q₂*W2)/ S_OK≤K_OK ;

(0,15*31+1,67*2)/5,2*10²≤0,35 ;

0.015≤0,35.

Так как условие соблюдается, то обмотка разместится в окне магнитопровода.

3.7Расчет суммарной величины немагнитного зазора Iз:

∆Iз=W1²*µo* S_CT/L_W1 ;

∆Iз=31²*4*3,14*10^-7*5,7*10^-4/0,05=0,14*10^-4 м.

µo=4*π*10^-7 Гн/м.

4.Порядок расчета элементов силовой части преобразователя

4.1Исходя из значения U_{вых m} , определяем значение выходной емкости Сн:

Сн= γ_МАХ* I_0MAX/(2* U_{вых m}*fn);

Сн=0,5*12/(2*0,05*40000)=0,0015 Ф = 1500мкФ.

Согласно значения Сн выбираем конденсатор К50-35-16В-2200мкФ, U_f50=2,4 В.

4.2Определяем максимальное значение тока коллектора I_KMAX транзистора VT1 и VT2:

∆I_L=U₀(1- γ_МIN)/(fn* n₂₁²*L_W1);

∆I_L=5*(1-0,36)/(40000*0,043²*0,05)= 0,86 A ;

I_K1MAX= n₂₁*(I_0MAX/(1- γ_МАХ)+∆I_L)/η ;

I_K1MAX =(0,043*(12/(1-0,5)+ 0,86)/0,6= 0,5 А.

4.3Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе U_КЭМАХ:

U_КЭ1МАХ=U_ВХМАХ+U₀/ n₂₁;

U_КЭ1МАХ=202,05+5/0,043=318,3 В.

По рассчитанным значениям I_K1MAX и U_КЭ1МАХ выбираем тип биполярных транзисторов:

Необходимо чтобы:

I_KMAX≥ I_K1MAX;

I_KMAX≥ 0,5 А

U_си ≥ 1,2*U_КЭ1МАХ.

U_си ≥382 В

Выбираем биполярный транзистор 2Т887Б:

Таблица 3 Биполярные транзисторы

Тип транзистора	Тип проводимости	IK (IKMAX) А	UКЭ(UКЭНАС) В	РКМАХ, Вт	h21	ti, мкС
2Т887Б	p-n-p	2(5)	600(1.4)	75	20…120	(0.7…5)P

Задаёмся следующими значениями:

Напряжение база-эммитер U_БЭНАС=0,8 В

Коэффициент насыщения К_НАС=1,2

t_CП=0,05/fn;

t_CП=0,05/40000=1,25*10^-6 c

t_ВЫКЛ=t_РАСП+t_CП;

t_ВЫКЛ=0,8*10^-6+1,25*10^-6=2,05*10^-6 c .

t_ВКЛ=1*10^-6 c

4.4Определяем значение мощности транзистора Рк:

Рк=I_0МАХ*n₂₁*U_КЭНАС* γ_МАХ+0,5*fn* U_КЭ1MAX I_K1MAX (t_ВКЛ+ t_ВЫКЛ)+ γ_МАХ*K_НАС*U_БЭНАС*I_K1MAX/ h₂₁:

Рк=(12*0,043*1,4*0,5+0,5*40000*318,3 *0,5*3,05* 10^-6

+ 0,5*1,2*0,8*0,5)/20= 0,5 Вт.

Проверяем условие Р_КМАХ>1,2* Р_К

75> 0,6 Вт

Условие соблюдается значит выбранный транзистор можно использовать в данной схеме преобразования.

4.5Определяем параметры диода VD1:

I_VD1MAX=I_0MAX/(1- γ_МАХ)+∆I_L/2;

I_VD1MAX=12/(1-0,5)+0,86/2= 6,43 A;

U_VD1MAX=U₀/ γ_МIN;

U_VD1MAX=5/0,36 =13,8 В.

По рассчитанным параметрам выбираем диод VD1:

Таблица4. Параметры диода VD1:

Тип диода	UОБР.МАХ, В	IПР.СР.МАХ, А	IПР.УД., А	fПРЕД., кГц
2Д251А	50	10	-	200

Находим мощность диода:

Р_VD1=U_ПРVD*I_0MAX/(1- γ_МIN)+fn* U_VD1MAX* I_VD1MAX*0,01/ f_ПРЕД;

Р_VD1=0,7*12/(1-0,36)+40000*13,8*6,43*0,01/200000=5,55 Вт.

4.6Определяем коэффициент передачи в контуре регулирования:

К_ОС= ;

К_ОС =