1.2. Определение параметров бустерной схемы

1.2.1. Индуктивность дросселя l

Как было отмечено выше, цикл работы бустерной схемы состоит из двух фаз: фазы заряда дросселя и фазы его разряда на нагрузку. Кроме того, стабилизатор должен иметь возможность передавать от источника в нагрузку достаточную, мощность, которая определяется из выражения:

где iH - ток нагрузки, А.

В то же время ток нагрузки определяется током заряда дросселя и не может стать больше i3. Ранее мы также выяснили, что ток i3 в индуктивности нарастает по линейному закону:

После несложных преобразований получим:

Мы получили еще один интересный результат-нельзя бесконечно увеличивать величину индуктивности. Если L будет слишком большой, мы не сможем передать в нагрузку необходимую мощность. Казалось бы, если мы ограничены в выборе индуктивности "сверху", почему бы нам не сделать ее сколь угодно малой и тем самым, повысив ток заряда, повысить передаваемую мощность? Увы, нижняя граница величины индуктивности тоже существует, и к определению Lminследует отнестись даже более внимательно, чем к оценке Zmax. Выбрав индуктивность слишком большой, мы рискуем лишь тем, что не получим требуемой мощности в нагрузке. А вот если индуктивность окажется слишком маленькой, это может стоить нам необратимого разрушения всей схемы стабилизатора. Дело в том, что транзистор, используемый в качестве ключевого элемента Кл, может пропустить через себя ток, сила которого ограничена цифрой, приведенной в технических условиях на данный элемент (максимальный ток коллектора или стока). Поскольку ток в индуктивном элементе нарастает линейно, его максимальное значение (которое появится в момент, соответствующий переходу схемы из фазы I в фазу 2) ни в коем случае не должно превысить допустимых для транзистора значений, что показано на рис.8. Определим критическое значение индуктивности.

Поскольку ток i0 течет всегда, максимальный ток через индуктивный элемент будет:

Устремляя к нулю ток i0 (минимальный режим), получаем:

На рисунке 8 индуктивность L2 является минимально допустимой, L3 безопасна для схемы, L, может привести к разрушению стабилизатора.

При определении Lminрекомендуется принять время заряда t3 (для большинства схем): t3 = 0.9/f.

Максимальный ток, допускаемый для силового ключа, можно найти в технических условиях на данный элемент (транзистор, микросхему). Следует также учесть, что современный разработчик импульсной техники едва ли предпочтет схему, построенную на дискретных элементах, интегральной схеме с такими же параметрами. Скорее, он выберет уже готовую микросборку. Если в составе микросборки уже содержится силовой транзистор, нужно найти в технических условиях на данный элемент значение параметра swithcurrent (ток переключения). Мы уже знаем, что мощность, рассеиваемая транзистором, определяется формой тока через транзистор. Поскольку ток в бустерной схеме носит линейно-нарастающий характер, действующее значение тока в этом случае будет:

Для максимального режима при коэффициенте заполнения 0,9:

IVT = 0,67 iL.

Максимальная мощность, которая может быть передана в нагрузку, таким образом, определяется максимальным током через ключевой элемент.

Методика расчета индуктивного элемента следующая:

1) по заданным параметрам t3max, Uн, f, Pн, Unmin определяем Lmax;

2) по заданным параметрам Unmin, t3max, in определяем Lmin;

3) расчетное значение Lmaxдолжно получиться больше Lmin, в противном случае преобразователь просто не сможет выполнить предъявленные к нему требования по току или по мощности;

4) в качестве L рекомендуется принять Lmin.