Алгоритм расчета опн.

2.1. Задаёмся максимальным значением относительной длительности включенного состояния транзистора _макс =0,5. В случае применения биполярных низкочастотных транзисторов это значение _макс может быть реализовано на частотах преобразования энергии не выше 25кГц. Для более высоких частот преобразования энергии в качестве транзистора VT следует применять полевые транзисторы.

2.2. Определяем требуемое значение коэффициента трансформации трансформатора ТV1 n₂₁ . Для этого предварительно необходимо задаться падением напряжения на активном сопротивлении первичной _U₁ =0,02*U_{вх. ном.} и активном сопротивлении вторичной _U₂ =0,02*U_вых. обмоток трансформатора ТV1, а также падением напряжения на транзисторе в режиме насыщения U_{кэ нас.} (U_{cи нас.})=(0,7…1,5)В и падением напряжения на открытом диоде VD1 U_пр.VD1=(0,6…1,0)В.

n₂₁= (U_вых +_U₂ + U_пр.VD1)*(1-_макс )/(U_{вх. мин.} - U_{кэ нас.} - _U₁)*_макс

2.3. Определяем минимальное _мин и номинальное _ном значения относительной длительности включённого состояния транзистора VT1.

_мин =U_вых /(n₂₁ *U_{вх.макс.} + U_вых ),

_ном =U_вых /(n₂₁ *U_вх.ном. + U_вых ).

В том случае, когда _мин окажется меньше 0,15 следует в качестве VT1 применять полевые транзисторы даже при частотах преобразования меньших или равных 25кГц.

2.4. Выбор типа и материала магнитопровода для трансформатора TV1.

Ввиду того, что ОПН должен работать в режиме безразрывных токов магнитопровод трансформатора ТV1 должен выполняться с немагнитным зазором, исключающим насыщение материала магнитопровода. Поэтому для трансформатора ТV1 могут применяться только разрезные магнитопроводы. Наибольшее применение находят Ш-образные магнитопроводы, выполненные из никель-марганцевых ферритов. Параметры магнитопроводов приведены в табл.П2.1 ( Приложение 1).

Алгоритм расчёта трансформатора.

1. Определяем критическое значение индуктивности первичной обмотки L _1кр трансформатора ТV1, обеспечивающее работу преобразователя в режиме безразрывных токов.

L _1кр =U_{вх.макс}*_мин*(1-_мин)/2*f*n₂₁*I_{вых.мин.}

Задаёмся индуктивностью первичной обмотки L₁ =1,2*L_1кр.

2. Определяем максимальные действующие значения токов первичной I₁ и вторичной I₂ обмоток трансформатора ТV1.

I₁=(n₂₁*I_{вых.макс}* _макс ) /(1-_макс),

I₂ =I_{вых.макс}/ .

3. Определяем необходимое значение произведения поперечного сечения стержня на поперечное сечение окна магнитопровода S_ст*S_ок.

S_ст*S_ок= (4*U_вых*L₁*I₁*I_{вых.макс})/(К_ок*j**U_вх.мин* B), м⁴.

В этом выражении:

К_ок=0,25-коэффициент заполнения окна магнитопровода медью;

j- удельная плотность тока в обмотках трансформатора, А/м²;

=0,85-коэффициент полезного действия преобразователя (при выходном напряжении 5,0 В и ниже КПД следует задаваться на уровне 0,8);

B-циклическое приращение магнитной индукции, равное разности максимального и минимального значений, Тл;

Значение j можно определить из ниже приведенной табл.2.3.

Таблица 2.3

f/Рг,Гц/Вт	2	10	20	60	100	200	500	1000
j, A/м2	2,5х х106	3,5х х106	4,0х х106	4,5х х106	5,0х х106	5,4х х106	5,7х х106	6,0х х106

Габаритная мощность трансформатора Р_г , в табл.2.3 равна:

Р_г =U_вых *I₂*_макс *(1+)/2*.

Значение B следует при f 20кГц брать равным 0,15Тл и при f 25кГц- 0,1Тл.

По вычисленному значению S_ст *S_ок с помощью табл.П2.1 (см. Приложение 1) или по справочнику [4,5] следует выбрать тип магнитопровода и записать его параметры, необходимые для дальнейших расчётов (S_ст , S_ок , l_ср ).

4. Определяем число витков первичной W₁ и число витков вторичной W₂ обмоток трансформатора ТV1:

W₁= _макс*(U_вх.мин. –U_{кэ нас.} - U₁ )/( B*f*S_ст ),

W₂=n₂₁*W₁ .

5. Определяем поперечное сечение провода первичной q₁ и вторичной q₂ обмоток трансформатора:

q₁=I₁/j, q₂=I₂/j .

По табл.2.2 приложения следует выбрать ближайшее большее значение стандартного провода. При токах до 3…5А рекомендуется применять провода марки ПЭВ-1 или ПЭЛ-1, а при токах свыше 5А провода с двойной хлопчатобумажной изоляцией марки ПБД .

6. По известным значениям q₁, q₂ ,W₁, W₂ и S_ок необходимо проверить выполнение условия:

(q₁*W₁ +q₂*W₂)/S_ок К_ок .

Если данное неравенство не выполняется, то следует выбрать больший типоразмер магнитопровода трансформатора и произвести повторный расчёт.

7. Определяем величину немагнитного зазора в магнитопроводе _з:

_з=_о*W₁²*S_ст/L₁ ,

где _о=4*10^-7- магнитная постоянная, (Гн/м).

Расчёт и выбор выходного конденсатора преобразователя.

5. Исходя из заданного значения размаха пульсации выходного напряжения преобразователя определяем требуемое значение выходной ёмкости С_н:

С_н=_макс*I_{вых.макс.}/U_вых.м*f.

При выборе стандартного конденсатора С_н из справочника [Л.6] необходимо выбирать конденсатор так, чтобы ёмкость выбранного конденсатора была больше или равна расчётному значению, а допустимое рабочее напряжение U_{с раб} было больше или равно (1,3…1,5)*U_вых. Кроме того, необходимо убедиться, что допустимая величина пульсации на заданной частоте преобразования f больше U_вых.м, в противном случае следует выбирать С_н на большее рабочее напряжение, либо выбирать другой тип конденсатора.