5. Порядок расчёта элементов силовой части

5.1. Исходя из заданного значения амплитуды пульсации выходного напряжения U_вых.m, определяем требуемое значение (пульсации) выходной ёмкости С_н:

С_н=U₀(1-_min)/(16f²_п∙L₂∙U_вых.m)

С_н=5(1-0,35)/(16∙(50∙10³)²∙0,041∙0,05)=3,963*10^-8 (Ф)=0,004 (мкФ)

По этим данным выбираем стандартный конденсатор при условии что:

U_раб≥1,5U₀≥7,5 (B)

Конденсатор К50-35-1(мкФ)-160(В)+2,4%

Для конденсаторов К50-35 указана амплитуда переменной составляющей пульсирующего напряжения в вольтах:

U_f=U_f50∙k

U_f=0,16∙0,15=0,024 (B),

где U_f50 – амплитуда переменной составляющей пульсирующего

напряжения на частоте 50 (Гц) при температуре t=40˚С;

k – коэффициент снижения амплитуды переменной составляющей

напряжения пульсаций, но он зависит от частоты(определяем по зависимости коэффициента снижения амплитуды переменной составляющей пульсирующего напряжения от частоты из методички). Для схемы рисунка 6 при определении значения емкостей конденсаторов С1 и С2 следует задаться значениями

Затем по таблицам П.4, 5. или по справочнику [3], [11] выбираем с учетом вышеизложенных рекомендаций стандартные конденсаторы, при этом следует иметь в виду, что Uc1раб = Uc2раб>1,5U0=8∙1.5=12 (В)

C₁= =(47,88 ∙0,5∙8∙0,16)/(2∙42,84 ∙50000∙12)=

=0,6 (мкФ)

C₂= =(0,5∙8)/(50000∙12)=6,66 (мкФ)

Выбираем конденсаторы

C₁ – К-50-35-1(мкФ)-160(В) +0,5%

C₂ – К-50-35-6,8(мкФ)-160(В) +0,5%

5.2. Определяем приращение тока дросселя (для схемы №6 ΔI_L1, ΔI_L2):

ΔI_L1=_min∙U_вх.max/(f_п∙L₁)

ΔI_L1=0,35∙57,96/50000∙0,002431=0,17 (A)

ΔI_L2=U₀(1-_min)/(f_п∙L₂)

ΔI_L2=5 (1-0,35)/50000∙0,000041=1,6 (A)

5.3. По ранее выбранному значению к.п.д. преобразователя определяем значение максимального тока коллектора I_к1max транзистора VT1:

I_к1max=U₀∙I_0max/(∙U_вх.min)+ΔI_L1/2+(I_0max+ΔI_L2/2)∙n₂₁

I_к1max=5∙8/(0,8∙42,84)+0,17/2+(8+1,6/2)∙0,16=2,663 (A)

5.4. Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе:

U_кэ1max=U_вх.max/(1-_min)

U_кэ1max=57,96/0,65=89,17 (B)

4.5. По вычисленным значениям I_к1max, U_кэ1max и заданной частоте преобразования f_п выбираем тип транзистора:

Необходимо чтобы U_кэmax≥1,2U_кэ1max I_к≥ I_к1max

U_кэmax=1,2∙89,17=107,004 (В) I_к=2,663 (A)

Определяем время спада:

t_сп=(0,1/ f_п)

t_сп=0,1/50000=2∙10^-6 с

Напряжение база-эмиттер напряжения принимаем равным U_бэ.нас≈0,8 (В)

Задаёмся коэффициентом насыщения k_нас=1,2.

Выбираем транзистор 2Т862Б n-p-n

Данные транзистора → I_к=10 (А); U_кэ.max=250(B); P_к.max=50 (Вт)

I_кmax=15 (A); U_кэ.нас=2 (В); n₂₁=25; t_c.пас=1 (мкс)

Определяем время включения и выключения транзистора:

t_выкл=t_расп+t_сп=1∙10^-6+2∙10^-6=3∙10^-6 с

t_вкл=t_сп=2∙10^-6 с

где t_расп – время рассасывания не основных носителей в

полупроводниковой структуре;

t_сп – время спада.

5.6. Определяем максимальное значение мощности P_к, рассеиваемой транзистором:

P_к=I_0max∙n₂₁∙U_кэ.нас∙_max+0,5f_п∙U_кэ1max∙I_к1max(t_вкл+ t_выкл)+_max∙ k_нас∙U_бэ.нас∙I_к1max/h_21min

P_к=8∙0,16∙2∙0,5+25000∙89,17 ∙2,663 (3 ∙10^-6+2∙10^-6)+0,5∙1,2∙0,8∙0,106=31,03 (Вт)

Убеждаемся в возможности использования выбранного транзистора по мощности при заданной температуре окружающей среды из условия Р_к.max>1,2P_к (50>37,24). Условие соблюдается, значит можно использовать данный транзистор.

5.7. Определяем параметры диода VD1:

I_VD1max=U₀∙I_0max/(∙U_вх.min)+(ΔI_L1/2)/n₂₁+I_0max+ΔI_L2/2

I_VD1max=5∙8/(0,8∙42,84)+(0,17/2)/0,16+8+1,6/2=10,5 (A)

U_VD1max=U_вх.max∙n₂₁/(1-_min)

U_VD1max=9,27/0,65=14,26 (B)

По данным выбираем диод VD1 c его характеристиками:

Тип диода – 2Д239А

Его характеристики – U_обр.max=100 (B); I_{пр.ср.max}=15 (A)

I_пр.уд=60 (А); f_пред=500 (кГц)

5.8. Определяем мощность выбранного диода P_VD1:

P_VD1=I_VD1∙U_пр(1-_min)+f_п∙U_VD1max∙I_VD1max∙0,01/f_пред

P_VD1=0,7∙6 (1-0,35)+50000∙14,26∙10,5∙0,01/500∙10³=2,88 (Вт)

5.9. Определяем коэффициент передачи в контуре регулирования:

Задаёмся значением – δ=0,01.

K_ос=(U_вх.max-U_вх.min/U_вх∙δ)-1

K_ос=(57,96-42,84/47,88∙0,01)-1=31,58