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=0,7*10/(2*0,25*40000) =350 мкФ.

Согласно значения Сн выбираем конденсатор К50-35 U_НОМ=16В,Сн=470мкФ, U_f50=6.3 В.

Определяем амплитуду переменной составляющей пульсирующего напряжения U_f частоты f_n =40 кГц:

U_f= U_f50*K;

U_f=6.3*0,03=0.189 B

U_f> U_выхm

0,189>0,25

где К=0,03 коэффициент снижения амплитуды переменной составляющей пульсирующего напряжения в зависимости от частоты; определяется из рис5

Рис.5 Зависимость коэффициента снижения амплитуды от частоты

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

∆I_L=U₀(1- γ_МIN)/(fn*L_W);

∆I_L=27*(1-0,532)/(40000*0,000078)=4.05 A ;

I_K1MAX= (n₂₁*(I_0MAX+∆I_L/2)/η ;

I_K1MAX =(0.251*(10+4.05/2)/0,6= 5.03А.

4.3Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе U_КЭМАХ:

U_КЭ1МАХ=U_ВХМАХ*(1+W1/Wp);

U_КЭ1МАХ=202.05*(1+2.33)=637.5В.

По рассчитанным значениям I_K1MAX и U_КЭ1МАХ выбираем тип биполярных транзисторов:

Необходимо чтобы:

I_KMAX≥ I_K1MAX;

U_кэмах ≥ 1,2*U_КЭ1МАХ.

Выбираем биполярный транзистор 2T856А:

Таблица. 3 Биполярные транзисторы

Тип транзистора	Тип проводимости	IK (IKMAX) А	UКЭ(UКЭНАС) В	РКМАХ, Вт	h21	ti, мкС
2Т856А	n-p-n	10(12)	950(1.5)	75	10…30	2P

Задаёмся следующими значениями:

Напряжение база-эммитер U_БЭНАС=0,8 В

Коэффициент насыщения К_НАС=1,2

t_ВЫКЛ=t_РАСП+t_CП;

t_ВЫКЛ=2*10^-6+2*10^-6=4мкС .

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=10*0,251*1,5*0,7+0,5*40000*808,2*5,03*(2+2)* 10^-6 +0,7*1,2*0,8*5,03/30=11,04 Вт.

Проверяем условие Р_КМАХ>Р_{ст макс}

75>13,24

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

4.5Определяем параметры диода VD1:

I_VD1MAX=I_0MAX+∆I_L/2;

I_VD1MAX=10+4,05/2=12,025 A;

U_VD1MAX=U_вх.max* n₂₁;

U_VD1MAX=202.05*0.251 =50.71В.

Iпр.ср=I_0max/2=5A

По рассчитанным параметрам выбираем диод VD1:

Таблица4. Параметры диода VD1:

Тип диода	UОБР.МАХ, В	IПР.СР.МАХ, А	IПР.УД., А	fПРЕД., кГц
2Д251Б	70	10	100	200

Находим мощность диода:

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

Р_VD1=0,6*10/(1-0,532)+40000*50.71*12.025*0,01/200000=14.03 Вт.

4.6Определяем коэффициент передачи в контуре регулирования:

К_ОС= ;

К_ОС =

5.Расчёт сетевого выпрямителя

На основании своего варианта выбираем схему сетевого выпрямителя рис 6:

Рис.6 Схема выпрямления

5.1Находим ток потребляемый выпрямителем:

I_ВХ= n₂₁*I_0MAX* γ_МАХ;

I_ВХ=0,251*10*0,7=1.75А.

5.2Определяем параметры диодов выпрямителя и диодов VD_P1, VD_P2:

I_ВСР= I_ВХ/2;

I_ВСР=1,75/2=0,87А;

U_ОБР=U_ВХМАХ;

f₀=p*fc;

f₀=2*60=120 Гц.

5.3Выбираем диоды для выпрямителя и диоды VD_P1, VD_P2 исходя из условий:

I_ПР.СР ≥ I_ВХ ;

U_ОБРМАХ ≥ U_ОБР ;

f_ПРЕД ≥f₀.

Таблица5 Параметры диодов:

Тип диода	UОБР.МАХ, В	IПР.СР.МАХ, А	IПР.УД., А	fПРЕД., кГц
2Д245 А	400(400)	10	100	200

5.4Рассчитываем величину сопротивления R_ОГР.

R_ОГР = U_ВХМАХ / I_ПР.УД ;

R_ОГР = 202,05/100=2,02 Ом.

Выбираем резистор R_ОГР C2-23-10-27 Ом±5% при условии :

R_ОГР<<

27<<72,57

P=I²_вх *Rогр=1,75²*2,02=6.18 Вт

5.5Находим величину емкости Сф:

Принимаем абсолютный коэффициент пульсации к_а=0,1

коэффициент запаса по напряжению к_з=1,2

Udm=Uc* ;

Udm=127* =179,6B;

Сф= ;

Сф= мкФ

5.7Определяем конденсатор:

Тип конденсатора	Номинальное напряжение,В	Номинальная емкость, мкФ	Допускаемое отклонение
K50-23 импульсные	500	100	+10% -30%

Конденсатор Сф будет разряжаться короткими импульсами тока с частотой fn. Собственная внутренняя индуктивность конденсатора должна быть минимальной, поэтому параллельно электролитическому конденсатору Сф подключим пленочный конденсатор малой емкости

Тип конденсатора	Номинальное напряжение,В	Номинальная емкость, мкФ	Допускаемое отклонение
К73-17	630	0.01	±5%

Сном>Сф;

Uном≥к_з*U_ВХМАХ;

Uном ≥242,46

Табл ица 6. Перечень основных элементов схемы:

№ п/п	Обозначение	Наименование	Количество
1	VD	Выпрямительные диоды 2Д253Д	6 шт.
2	VD1	Диод 2Д2515	1 шт.
3	VDp1,VDp2	Диод 2Д245A	2 шт.
4	Сн	Конденсатор К50-35 470 мкФ UНОМ=16В	1 шт.
5	Сф	Конденсатор К50-35  100 мкФ UНОМ= 500 В	1 шт.
6		Обмоточный провод ПЭЛШО 0.69
7		Обмоточный провод ПЭЛШО 1.40
8	Rогр	Резистор С2-23-10-27 Ом ±5%	1 шт.
9	VT1,VT2	Транзистор 2Т856A	2 шт.
10		Ферритовый магнитопровод 3000НМС 25000нмс2 Ш16х20	1 шт.
11	Cм.е	Конденсатор малой ёмкости К73-17

Рис.7 Принципиальная схема ИВЭП с безтрансформаторным входом