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=24(1-0,39)/(16∙(40∙10³)²∙0,061∙10^-3∙0,2)=0,047*10^-3 (Ф)=47 (мкФ)

По этим данным выбираем стандартный конденсатор при условии что:

U_раб≥1,5U₀≥36 (B)

Конденсатор К50-35-47(мкФ)-40(В)+2,4%

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

U_f=U_f50∙k

U_f=0,06∙2,5=0,15 (B),

где U_f40 – амплитуда переменной составляющей пульсирующего

напряжения на частоте 40 (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=24∙1.5=36 (В)

C₁= =(175,11∙0,5∙16∙0,18)/(2∙148,17∙40000∙36)=

=0,6 (мкФ)

C₂= =(0,5∙16)/(40000∙36)=5,55 (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=0,39∙202,05/40000∙0,002472=0,79 (A)

ΔI_L2=U₀(1-_min)/(f_п∙L₂)

ΔI_L2=24(1-0,39)/40000∙0,000061=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=24∙16/(0,8∙148,1)+0,79/2+(16+6/2)∙0,18=7,05 (A)

5.4. Определяем максимальное значение напряжения на закрытом транзисторе:

U_кэ1max=U_вх.max/(1-_min)

U_кэ1max=202,05/0,61=331,23 (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∙331,23 =397,5 (В) I_к=7,05 (A)

Определяем время спада:

t_сп=(0,1/ f_п)

t_сп=0,1/40000=2,5∙10^-6 с

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

Задаёмся коэффициентом насыщения k_нас=1,2.

Выбираем транзистор 2Т812Б n-p-n

Данные транзистора → I_к=10 (А); U_кэ.max=500(B); P_к.max=50 (Вт)

I_кmax=17 (A); U_кэ.нас=2,5 (В); n₂₁=25; t_c.пас=1,3с (мкс)

Определяем время включения и выключения транзистора:

t_выкл=t_расп+t_сп=1,3∙10^-6+2,5∙10^-6=3,8∙10^-6 с

t_вкл=t_сп=2,5∙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=(16∙0,18∙2∙0,5+20000∙331,23∙7,05 (3,8∙10^-6+2,5∙10^-6)+0,5∙1,2∙0,8∙7,05)/25=

=12 (Вт)

Убеждаемся в возможности использования выбранного транзистора по мощности при заданной температуре окружающей среды из условия Р_к.max>1,2P_к (50>14,4). 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=24∙16/(0,8∙148,17)+(0,79/2)/0,18+16+6/2=24,44 (A)

U_VD1max=U_вх.max∙n₂₁/(1-_min)

U_VD1max=36,36/0,61=59,6 (B)

По данным выбираем диод VD1 c его характеристиками:

Тип диода – 2Д2997Б

Его характеристики – U_обр.max=100 (B); I_{пр.ср.max}=30 (A)

I_пр.уд=30 (А); f_пред=100 (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=0,6∙16/(1-0,39)+40000∙59,6∙24,44∙0,01/100∙10³=21,5 (Вт)

5.9. Определяем коэффициент передачи в контуре регулирования:

Задаёмся значением – δ=0,03.

K_ос=(U_вх.max-U_вх.min)/U_вх∙δ-1

K_ос=(202,05-148,17)/175,11∙0,03-1=9,25