1 Работа структурной схемы 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.

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-объёмные показатели.

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.Выбор и расчёт схемы

2.1 Определяем максимальную выходную мощность преобразователя:

Р₀=U₀*I_0MAX

Р₀=24*16=384 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 384≈2,58

Lg 175,11≈2,24

Согласно графика рис.2 выбираем схему преобразователя рис.3

Согласно графика рисунка 2 и с учётом рекомендаций приведённых в методичке, выбираем схему №6.

В этой схеме при открытом транзисторе VT1 дроссель L₁ подключён к источнику питания, а напряжение на первичной обмотке трансформатора W₁ равно напряжению на конденсаторе С₁. Диод VD1 закрыт и к обмотке дросселя L₂ приложено напряжение вторичной обмотки трансформатора W₂. При запирании транзистора VT1 энергия, накопленная дросселем L₁, идёт на заряд конденсаторов С₁,С₂ и перемагничивание трансформатора Т₁. Энергия, накопленная дросселем L₂, передаётся через диод VD1 в нагрузку. Отличительной особенностью данной схемы является перемагничивание трансформатора по частному симметричному циклу петли гистерезиса. Это позволяет уменьшить габариты трансформатора по сравнению с другими рассмотренными типами однотактных преобразователей. Синфазность изменения э.д.с. обмоток трансформатора и дросселей позволяет объеденить эти элементы в один конструктивный узел.

3.4. Для схемы №6 задаёмся максимальным значением:

_max=0,5

3.5 Определяем амплитудные значения э.д.с. первичной U_1m и вторичной U_2m обмоток трансформатора преобразователя в функции напряжения первичной сети U_вх и мощности нагрузки Р₀. При это задаём:

U_кэ.нас=2,5 (В) – напряжение коллектор – эмиттер регулирующего

транзистора в режиме насыщения;

U_пр.VD=U_пр.VD1= U_пр.VD2=1 (В) – падение напряжения на диоде в открытом

состоянии;

U₁=0,02U_вх – падение напряжения на активном сопротивлении

первичной W₁ обмотки трансформатора;

U₂=0,02U₀ – падение напряжения на активном сопротивлении вторичной

W₂ вторичной обмотки трансформатора;

U_L=U_L2=0,05U₀=0,0524=1,2 (B);

U_L1=0,02U_вх=0,02175,11=3,5 (В) – падение напряжения на активном сопротивлении дросселя L, L₁, L₂.

U_1m= U_вх.min- U_кэ.нас-U₁-U_L1

U_1m=148,17-2,5-3,5-3,5=138,67 (B)

U_2m=(U₀+U_пр.VD1+U₂)(1-_max)/_max

U_2m=(24+1+0,48)(1-0,5)/0,5=25,48 (B)

3.6. Определяем требуемый коэффициент трансформации n₂₁ трансформатора:

n₂₁= U_2m/ U_1m

n₂₁=25,48/138,67=0,18

3.7. С помощью выбранной схемы №6 преобразователя определяем _min:

_min=U₀/(n₂₁U_вх.max+U₀)

_min=24/(0,18202,05+24)=0,39

Так как _min=0,390,15 то устройство реализуемо.

3.8. Определяем критическую индуктивность L_кр1 и L_кр2 в схеме №6.

Принимаем: L_кр1= L₁ и L₂= L_кр2.

L_кр1= U_вх(1-_min)/(2 n₂₁f_пI_0min)

L_кр1=175,11(1-0,39)/(20,1840*10³3)=2,472 (мГн)

L_кр2=U₀(1-_min)/(2f_пI_0min)

L_кр2=24(1-0,39)/(240*10³3)=0,061 (мГн)

3.9. Определяем значение :

=U₀/(n₂₁U_вх+U₀)

=24/(0,18175,11+24)=0,432

Полученные при выборе преобразователя данные, необходимые для дальнейших расчётов схемы заносим в таблицу №1.

Таблица №1

	min	max	n21	U1m, В	U2m, В	L1, мГн	L2, мГн
0,432	0,39	0,5	0,18	138,67	25,48	2,472	0,061