- •Москва 2017 г.
- •1.2. Расчёт и выбор ёмкости аккумуляторной батареи.
- •Расчёт и выбор выпрямительных устройств.
- •1.5. Ориентированный граф состояний и переходов сбп.
- •1.6. Требования к оформлению задачи №1 контрольной работы.
- •Алгоритм расчета опн.
- •Расчёт и выбор транзистора.
- •Расчёт и выбор выходного диода преобразователя.
- •Определение требуемого коэффициента передачи схемы управления
- •2.9. Требования к оформлению задачи №2 контрольной работы.
- •Тесты для проверки усвояемости материала по задаче №1 и №2
- •Электропитание устройств и систем телекоммуникаций
Расчёт и выбор транзистора.
2.7.1. Определяем максимальное значение тока коллектора Iк 1 макс (тока стока Ic1 макс ) транзистора VT1:
Iк1 макс(Iс1 макс)= [n21*Iвых макс/(1-макс) + Uвых *макс/2*n21*f*L1]/
2.7.2. Определяем максимальное значение напряжения, приложенное к закрытому транзистору Uкэ макс (Uси макс):
Uкэ1 макс (Uси1 макс)=Uвх. макс + Uвых/n21.
2.7.3. По вычисленным значениям Iк1 макс и Uкэ макс , а также заданной частоте преобразования f из справочника [Л.7] или табл.П2.4…П2.5 (Приложение 1) выбираем транзистор так, чтобы его предельные эксплуатационные параметры удовлетворяли ниже приведенным неравенствам:
Uкэо гр 1,2*Uкэ1 макс; Iк макс Iк1 макс; tсп (0,05…0,1)/f;
Uси макс 1,2*Uси1 макс; Ic макс Ic1 макс .
Для выбранного типа биполярного транзистора из табл.П2.4 или по справочнику определяются значения напряжения коллектор-эмиттер насыщения Uкэ нас и напряжения база-эмиттер насыщения Uбэ нас , а также время включения tвкл и время выключения tвыкл =tсп .
Для выбранного полевого транзистора из табл.П2.5 или по справочнику определяется значение сопротивления сток-исток Rси , а также время включения tвкл и время спада тока стока tсп.
Определяем максимальное значение мощности Рк (Рс), рассеиваемой транзистором:
Рк=n21*Iвых макс*Uкэ нас *макс + 0,5*f*Uкэ1 макс*Iк1 макс*(tвкл+tсп) +Кнас*макс*Uбэ нас*
*Iк1 макс/h21э мин,
где Кнас=1,25 – коэффициент насыщения биполярного транзистора;
Рс=n21*(Iвых макс)2*Rси*макс + 0,5*f*Uси1 макс*Iс1 макс*(tвкл+tсп).
Убеждаемся в возможности использования выбранного транзистора по мощности при заданной температуре окружающей среды tокр из условия
Рк макс 1,2*Рк (Рс макс 1,2*Рс). Если это условие не выполняется, то необходимо предусмотреть параллельное соединение нескольких транзисторов либо выбрать другой тип транзистора.
Расчёт и выбор выходного диода преобразователя.
2.8.1. Определяем максимальное значение обратного напряжения на диоде VD1 UVD1 макс и максимальное значение тока диода VD1 IVD1 макс:
UVD1 макс= n21*Uвх макс + Uвых ; IVD1 макс=Iк1 макс/n21.
По справочнику [Л.8] или табл.П2.6 (Приложение 1) выбираем тип диода так, чтобы
Uобр 1,2*UVD1 макс и Iпр 1,2*IVD1 макс.
2.8.2. Определяем максимальное значение мощности, рассеиваемой диодом VD1 PVD1 макс:
PVD1 макс=Uпр*Iвых макс*макс+ f*UVD1 макс*IVD1 макс*tвос/6.
Определение требуемого коэффициента передачи схемы управления
Исходя из заданного значения нестабильности выходного напряжения , определяем требуемый коэффициент передачи схемы управления Кос:
Кос= 100*/*Uвых.
2.9. Требования к оформлению задачи №2 контрольной работы.
2.8.1. Пояснительная записка должна содержать:
исходные данные варианта задачи;
схему преобразователя;
результаты расчета трансформатора с указанием типа магнитопровода, чисел витков его обмоток и величины немагнитного зазора;
результаты расчета и выбора силового транзистора и выходного диода с указанием их параметров;
результаты расчета и выбора выходного конденсатора;
значение требуемого коэффициента передачи цепи обратной связи схемы управления.
Примечание: тесты для проверки усвояемости материала по задаче №2 приведены в Приложении 2.
Список литературы
1. Бушуев В.М. и др. Электропитание устройств и систем телекоммуникацмй: Учебное пособие для вузов. Горячая линия- Телеком, 2009 -383с.
2. Китаев В.Е. и др. Расчёт источников электропитания устройств связи:
Учебное пособие для вузов. Под ред. А.А. Бокуняева.-М.: Радио и связь,1993 –232с.
3. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания РЭА- М.: Радио и связь, 1989, -160с.
4. Сидоров И.Н. др. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники. –М.: Радио и связь, 1989. –384с.
Михайлова М.М. и др. Магнитомягкие ферриты для радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. Под ред. А.Е. Оборонко. - М.: Радио и связь, 1983,-576с.
Справочник по электрическим конденсаторам. М.И. Дьяконов и др. Под общей редакцией И.И. Четверткова и В.Ф. Смирнова- М.: Радио и связь, 1983.-576с.
Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности. Справочник/ А.А. Зайцев и др. Под ред. А.В. Голомедова.- М.: Радио и связь, 1989.-640с.
Полупроводниковые приборы. Диоды выпрямительные, стабилитроны, тиристоры: Справочник/ А.Б. Гитцевич и др. ; Под ред. А.В. Голомедова.-М.: Радио и связь, 1988.-528с.
Полярные и ВЧ биполярные транзисторы средней и большой мощности и их зарубежные аналоги том 3. Справочник/ В.М. Петухов Москва «кубк-а» 1997. – 672с
Биполярные транзисторы средней и большой мощности, низкочастотные и их зарубежные аналоги том 2. Справочник/ В.М. Петухов Москва «кубк-а» 1997. – 544с
Воробьев А.Ю. Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем.- М.: Эко-Трендз, 2003.- 280 с. и ил.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Таблица П1.1
Аккумуляторы герметизированные-Sonnenschein A700 (типа OgiV, технология dryfit)
Тип аккумулятора |
Номинал Ёмкость, А*ч |
Номинальное напряжение моноблока (элемента), В |
Разрядная мощность, Ватт/моноблок (элемент) при длительности разряда 1 час |
|
Uк.р. =1.75 В/эл |
Uк.р. =1.80 В/эл |
|||
А706/21 |
21 |
6 |
67 |
65 |
А706/42 |
42 |
6 |
133 |
129 |
А706/63 |
63 |
6 |
200 |
194 |
А706/84 |
84 |
6 |
267 |
258 |
А706/105 |
105 |
6 |
334 |
323 |
А706/126 |
126 |
6 |
400 |
388 |
А706/140 |
140 |
6 |
458 |
439 |
А706/175 |
175 |
6 |
573 |
548 |
А706/210 |
210 |
6 |
688 |
658 |
А704/245 |
245 |
4 |
535 |
512 |
А704/280 |
280 |
4 |
611 |
585 |
А702/400 |
400 |
2 |
439 |
412 |
А702/500 |
500 |
2 |
543 |
507 |
А702/600 |
600 |
2 |
619 |
578 |
А702/700 |
700 |
2 |
741 |
671 |
А702/980 |
980 |
2 |
995 |
920 |
Таблица П1.2
Аккумуляторы герметизированные- Sprinter P ( технология AGM)
Тип аккумулятора |
Номин. ёмкость, А*ч |
Номинальное напряжение моноблока, В |
Разрядная мощность, Ватт/моноблок при длительности разряда 1 час |
|
Uк.р. =1.75 В/эл |
Uк.р. =1.80 В/эл |
|||
P12V570 |
25 |
12 |
180 |
173 |
P12V600 |
27 |
12 |
203 |
193 |
P12V875 |
45 |
12 |
316 |
301 |
P12V1220 |
55 |
12 |
403 |
386 |
P12V1575 |
75 |
12 |
516 |
495 |
P12V2130 |
105 |
12 |
702 |
672 |
P6V1700 |
165 |
6 |
541 |
524 |
P6V2030 |
195 |
6 |
693 |
678 |
Таблица П.1.3
Тип ВБВ |
Пределы регул. Uвых ,В |
Выходной ток, А |
Максим. выходная мощность, Вт |
Напряжение питающей сети, В |
КПД |
(cos) |
ВБВ 60/15-3К |
54-72 |
0,75-15 |
1080 |
160…290 |
0,9 |
0,98 |
ВБВ 60/25-3К |
54-72 |
1,25-25 |
1800 |
176…290 |
0,92 |
0,99 |
ВБВ 48/20-3К |
43-56 |
1-20 |
1120 |
176…290 |
0,9 |
0,98 |
ВБВ 48/30-3К |
43-56 |
1,5-30 |
1680 |
176…290 |
0,92 |
0,99 |
PMP7-48* |
45-56 |
1-12 |
672 |
176…275 |
0,91 |
0,99 |
PMP7-60* |
56-70,5 |
0.5-9 |
635 |
176…275 |
0,92 |
0,99 |
PMP11-48* |
60-71 |
1,0-18,5 |
1100 |
167…275 |
0,91 |
0,99 |
PMP11-60* |
44-56 |
0,5-23 |
1100 |
167…275 |
0,92 |
0,99 |
PMP….* выпрямительные модули фирмы POWER-ONE (www.power-one.com)
Таблица П.1.4
Тип устройства |
Пределы регулирования Uвых ,В |
Напряжение питающей сети, В |
Выходной ток (ток нагрузки), А |
Максимальная выходная мощность, Вт |
|
Максимальный |
Минимальный |
||||
УЭПС-3 48/180-0606 |
43-56 |
176…290 |
180 |
9 |
10080 |
УЭПС-3 48/360-1212 |
43-56 |
360 |
18 |
20160 |
|
УЭПС-3 60/150-0606 |
54-72 |
150 |
7,5 |
10080 |
|
УЭПС-3 60/300-1212 |
54-72 |
300 |
15 |
20160 |
|
УЭПС-3К 48/60-33 |
43-56 |
60 |
3 |
3360 |
|
УЭПС-3К 60/45-33 |
54-72 |
45 |
2,25 |
3240 |
|
PPS7-48-3500 Макс. кол-во модулей PMP7-48 –5шт |
45-56 |
176…275 |
60 |
5 |
3500 |
PPS10-48-6500 Макс. кол-во модулей PMP7-48 –5шт |
44-56 |
167…275 |
115 |
5 |
6500 |
Таблица П2.1
Параметры Ш-образных магнитопроводов для трансформаторов ИВЭП
Тип магнитопровода |
Размеры, мм |
Sст*Sок
см4 |
Марка феррита |
Sст
см2 |
Lср
мм |
|||||
L |
lo |
l |
B |
H |
h |
|||||
Ш5х5 |
20 |
5 |
13 |
5 |
10 |
6,5 |
0,13 |
2000НМ1 |
0,3 |
43 |
Ш6х6 |
24 |
6 |
16 |
6 |
12 |
8 |
0,29 |
2000НМ1 |
0,42 |
53 |
Ш7х7 |
30 |
7 |
19 |
7 |
15 |
9,5 |
0,56 |
3000НМС |
0,62 |
63 |
Ш8Х8 |
32 |
8 |
23 |
8 |
16 |
11,5 |
1,2 |
2500НМС1 |
0,69 |
75 |
Ш10х10 |
36 |
10 |
26 |
10 |
18 |
13 |
2,08 |
2000НМ1 |
1,0 |
84 |
Ш12х15 |
42 |
12 |
30 |
15 |
21 |
15 |
4,86 |
3000НМС |
1,8 |
97 |
ШК16х20 |
54 |
16 |
38 |
20 |
27 |
19 |
13,37 |
3000НМС |
3,2 |
123 |
Ш20х28 |
65 |
20 |
44 |
28 |
32 |
22 |
29,6 |
2000НМ1 |
5,6 |
144 |
2h 2H
I0 I B
L
|
||||||||||
Таблица П2.2
Данные обмоточных проводов круглого сечения
Сечение провода, мм2 |
Диаметр провода без изоляции, мм |
Наружный диаметр проводов с изоляцией, мм |
|||
ПЭЛ-1 |
ПЭВ-1 |
ПЭВ-2 |
ПБД |
||
0,011539 |
0,14 |
0,165 |
0,165 |
0,17 |
- |
0,01767 |
0,15 |
0,18 |
0,18 |
0,19 |
- |
0,02011 |
0,16 |
0,19 |
0,19 |
0,20 |
- |
0,02270 |
0,17 |
0,20 |
0,20 |
0,21 |
- |
0,02545 |
0,18 |
0,21 |
0,21 |
0,22 |
- |
0,02835 |
0,19 |
0,22 |
0,22 |
0,23 |
- |
0,03142 |
0,20 |
0,23 |
0,23 |
0,24 |
- |
0,03464 |
0,21 |
0,24 |
0,24 |
0,25 |
- |
0,04155 |
0,23 |
0,27 |
0,27 |
0,28 |
- |
0,04909 |
0,25 |
0,29 |
0,29 |
0,30 |
- |
0,05726 |
0,27 |
0,31 |
0,31 |
0,32 |
- |
0,06605 |
0,29 |
0,33 |
0,33 |
0,34 |
- |
0,07548 |
0,31 |
0,35 |
0,35 |
0,36 |
- |
0,08553 |
0,33 |
0,37 |
0,37 |
0,38 |
- |
0,09621 |
0,35 |
0,39 |
0,39 |
0,41 |
- |
0,1134 |
0,38 |
0,42 |
0,42 |
0,44 |
0,61 |
0,1320 |
0,41 |
0,45 |
0,45 |
0,47 |
0,64 |
0,1521 |
0,44 |
0,49 |
0,48 |
0,50 |
0,67 |
0,1735 |
0,47 |
0,52 |
0,51 |
0,53 |
0,70 |
0,1886 |
0,49 |
0,54 |
0,53 |
0,55 |
0,72 |
0,2043 |
0,51 |
0,56 |
0,56 |
0,58 |
0,74 |
0,2206 |
0,53 |
0,58 |
0,58 |
0,60 |
0,76 |
0,2376 |
0,55 |
0,60 |
0,60 |
0,62 |
0,78 |
0,2552 |
0,57 |
0,62 |
0,62 |
0,64 |
0,80 |
0,2734 |
0,59 |
0,64 |
0,64 |
0,66 |
0,82 |
0,3019 |
0,62 |
0,67 |
0,67 |
0,69 |
0,85 |
0,3217 |
0,64 |
0,69 |
0,69 |
0,72 |
0,87 |
0,3562 |
0,67 |
0,72 |
0,72 |
0,75 |
0,90 |
0,3739 |
0,69 |
0,74 |
0,74 |
0,77 |
0,92 |
0,4072 |
0,72 |
0,78 |
0,78 |
0,80 |
0,96 |
0,4301 |
0,74 |
0,80 |
0,80 |
0,83 |
0,98 |
0,4657 |
0,77 |
0,83 |
0,83 |
0,86 |
1,01 |
0,5027 |
0,80 |
0,86 |
0,86 |
0,89 |
1,04 |
0,5411 |
0,83 |
0,89 |
0,89 |
0,92 |
1,07 |
0,5809 |
0,86 |
0,92 |
0,92 |
0,95 |
1,14 |
0,6362 |
0,90 |
0,96 |
0,96 |
0,99 |
1,16 |
0,6792 |
0,93 |
0,99 |
0,99 |
1,02 |
1,17 |
0,7238 |
0,96 |
1,02 |
1,02 |
1,06 |
1,20 |
0,7854 |
1,00 |
1,08 |
1,08 |
1,11 |
1,29 |
0,8495 |
1,04 |
1,12 |
1,12 |
1,15 |
1,33 |
0,9161 |
1,08 |
1,16 |
1,16 |
1,19 |
1,37 |
0,9852 |
1,12 |
1,20 |
1,20 |
1,23 |
1,41 |
1,0568 |
1,16 |
1,24 |
1,24 |
1,27 |
1,45 |
1,1310 |
1,20 |
1,28 |
1,28 |
1,31 |
1,49 |
1,2272 |
1,25 |
1,33 |
1,33 |
1,36 |
1,54 |
1,3270 |
1,30 |
1,38 |
1,38 |
1,41 |
1,59 |
1,4314 |
1,35 |
1,43 |
1,43 |
1,46 |
1,64 |
1,5394 |
1,40 |
1,48 |
1,48 |
1,51 |
1,69 |
1,6513 |
1,45 |
1,53 |
1,53 |
1,56 |
1,74 |
1,7672 |
1,50 |
1,58 |
1,58 |
1,61 |
1,79 |
1,9113 |
1,56 |
1,64 |
1,64 |
1,67 |
1,85 |
2,0612 |
1,62 |
1,71 |
1,70 |
1,73 |
1,91 |
2,2170 |
1,68 |
1,77 |
1,76 |
1,79 |
1,98 |
2,5730 |
1,81 |
1,90 |
1,90 |
1,93 |
2,11 |
Таблица П2.3
Конденсаторы алюминиевые оксидно-электролитические
Номинальное напряжение, В |
Тип конденсатора |
|||
К50-29 |
К50-35 |
|||
Номинальная ёмкость, мкФ |
Допустимая амплитуда пульсации частоты 50Гц, при Т=+40С, % |
Номинальная ёмкость, мкФ |
Допустимая амплитуда пульсации частоты 50Гц, при Т=+40С, % |
|
16 |
22;47;100; 220;470; 1000; 2200; 4700 |
30 24 20 12 10 |
47;100;220; 470;1000; 2200 |
35 30 25 |
25 |
10;22;47; 100;220; 1000;2200 |
30 24 10 |
100; 1000;2200 - |
35 30 - |
40 |
- |
- |
1000 |
30 |
63 |
4,7;10; 22;47;100; 220; 470;1000 |
16 12 10 8 |
10; 100;220; 470;1000 |
20 16 12 |
100 |
4,7;10; 22;47;100 |
16 10 |
47;100; 470 |
20 12 |
160 |
2,2;4,7; 10;22;47 |
16 16 |
22;47; 100 |
20 12 |
300 |
4,7;10; 22 |
16 14 |
- |
- |
Примечание: Для конденсаторов К50-29 и К50-35 допустимые значения переменной составляющей напряжения на частотах свыше 1000Гц вычисляются по формуле Uм f =Uм 50 *(50/f), где Uм 50 –допустимая пульсация на частоте 50Гц.
Таблица П2.4
Параметры биполярных транзисторов
Параметр |
Номинальное (предельно допустимое) значение |
Режим Измерений |
|||
КТ840А |
КТ841А |
2Т926А |
2Т866А |
||
Предельно допустимый ток коллектора,Iк макс, А |
6 |
10 |
15 |
20 |
- |
Граничное напряжение, В Uкэо гр |
400 |
400 |
150 |
100 |
Iк =0,1А; L=25мГн |
Максимальная мощность, рассеиваемая прибором при Т=25С, Рк макс, Вт |
60 |
50 |
50 |
30 |
|
Напряжение насыщения Uкэ нас , В, не более |
3 |
1,6 |
1,0 |
1,5 |
Iк=4А; Iб=1,2А Iк=10А; Iб =1А Iк=5А; Iб=1А Iк=15А;Iб=2А |
Напряжение насыщения Uбэ нас, В, не более |
1,6 |
1,6 |
2,5 |
1,2 |
Iк=4А; Iб=2А Iк=5А; Iб=1А Iк=10А; Iб=1А Iк=15А;Iб=1,5А |
Статический коэффициент передачи h21 э, не менее |
10 |
12 |
12 |
15 |
Uкб=5В;Iк=0,6А Uкб=5В;Iк=5А Uкб=10В;Iк=10А Uкэ=7В;Iк=15А |
Время спада импульса тока коллектора tсп, мкс, не более |
0,6 |
0,6
|
0,3 |
0,1 |
Uк=200В; Iк=1А Uк=200В;Iк=1А Uк=30В;Iк=10А Uкэ=100В;Iк=5А |
Время включения tвкл , мкс |
0,08 |
0,3 |
0,2 |
0,45
|
Uк=200В;Iк=2А Uк=200В;Iк=5А Uк=30В;Iк=10А Uк=100В;Iк=5А |
Таблица 2.5
Параметры полевых транзисторов
Параметр |
Номинальное (предельно допустимое) значение |
Режим измерений |
|||
КП809А |
КП809Б |
КП813А |
КП813Б |
||
Постоянный ток стока, Iс макс |
9,6А |
9,6А |
22А |
22А |
- |
Постоянное напряжение сток-исток Uси макс |
400В |
500В |
200В |
200В |
- |
Постоянная рассеиваемая мощность стока Рс макс, при Т=+25С |
100Вт |
100Вт |
125Вт |
125Вт |
- |
Сопротивление сток-исток, Rси, не более |
0,3 Ом |
0,6 Ом |
0,12 Ом |
0,18 Ом
|
Uзи=20В; Iс=2А
Uзи=10В; Ic=10A |
Время включения tвкл , нс |
50 |
50 |
120 |
120 |
Uси=200В; Iс=2А Uси=200В; Iс=2А |
Время спада тока стока tсп,нс, не более |
100 |
100 |
40 |
40 |
Uси=200В; Iс=2А Uси=200В; Ic=2А |
Таблица П2.6
Параметры диодов для ОПН
Параметр |
Номинальные значения |
|||
КД212А |
КД2123А |
КД2997А |
КД2998А |
|
Постоянное прямое напряжение Uпр, В, при Iпр=10А, Т=+25С, не более |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,6 |
Постоянный прямой ток Iпр, А, не более |
1,0 |
10,0 |
30,0 |
30,0 |
Постоянное обратное напряжение Uобр, В, не более |
200 |
200 |
200 |
100 |
Частота без снижения допустимых эксплуатационных параметров, кГц |
100 |
100 |
100 |
200 |
Время обратного восстановления tвос, нс: при Uобр и =200В, Iпр и=2А, Iобр и=0,2А; При Uобр и=20В, Iпр и=1А, Iобр и=0,5А |
300
|
300 |
200 |
110 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
