1.3.7 Выбор схемы тпн и определение ее основных параметров

1. Входной и выходной токи. Допущения относительно формы токов

ветвей схемы

На вторичной стороне трансформатора основные параметры определяются по мощности нагрузки Р_н и ее среднему току , а на первичной - по входной мощностиР_п и среднему току источника питания:

, ,, (1.3.8)

где - предварительное значение коэффициента полезного действия, которое может быть принято равным 0.7 при мощности в единицы ватт, 0.8 - при мощности в десятки ватт и 0.9 - при большей мощности;

u_н и u_п - напряжение нагрузки и источника питания.

Если считать напряжения u_н и u_п идеально сглаженными, а из реальных параметров силового трансформатора и коммутаторов учесть только активные сопротивления, то ток любой ветви силовой схемы на полупериоде постоянен, так как протекает под воздействием разницы двух постоянных напряжений, деленной на активное сопротивление ветви. Постоянны на полупериоде и напряжения на элементах.

1.3.7.2 Параметры коммутаторов

Основными параметрами являются амплитуды напряжения и тока ключа, а также средний ток через него. Для инверторного коммутатора они приведены в таблице 1.3.1, а для выпрямительного их можно получить заменами u_п на u_н и на. Приведем соображения для их определения

Таблица 1.3.1 Напряжения и токи инвертора.

Вид схемы	Амплитуда напряжения на ключе Um	Средний ток ключа I0	Амплитудный ток ключа Im	Амплитуда напряжения на первичной обмотке Um1	Действующий ток первичной обмотки
Мостовая	uп			uп
Нулевая	2uп			2uп
Полумостовая	uп		2		2
Однотактная при	2uп		2	uп

Амплитуду напряжения на ключе необходимо связать с известным напряжением питания или нагрузки. В полумостовой схеме (рис.1.3-3) и, аналогично, в мостовой при включении VT2 к VT1 подводится напряжение питания. В нулевой схеме (рис.1.3-1) оно подводится при этом к нижней первичной полуобмотке трансформатора и, трансформируясь в верхнюю полуобмотку, удваивается и через включенный VT2 подводится к VT1. В однотактных схемах на разомкнутом ключе S (рис.1.3-9) действует сумма напряжения питания и напряжения на первичной обмотке в интервале размагничивания сердечника, которое при может быть принято равным напряжению питания (t_p = t_s в 1.3.6).

Средний ток ключа определяется делением среднего тока источника питания (в выпрямителе - нагрузки) на число параллельных ветвей в коммутаторе. При этом конденсаторы можно считать разомкнутыми, поскольку средние токи в них равны нулю. В мостовой и нулевой схеме число параллельных ветвей равно двум, а в полумостовой и однотактной - одной.

u_к

На рис.1.3-14 показана форма напряжения и тока ключа с учетом принятого в разд. 1.3.7.1 допущения о постоянстве этих величин в течение полупериода. Амплитудное значение тока, очевидно, вдвое выше среднего.

t

U_m

T/2

i_к

а)

Силовые диоды выбирают по амплитуде напряжения и среднему току, для транзисторов, кроме амплитуды напряжения, определяющим является обычно амплитудный ток.

t

Рис. 1.3-14

I_m

б)

При оценках и сопоставлении вариантов полезно определить, кроме напряжений и токов, также установленную мощность ключевых элементов. Она равна произведению амплитуды напряжения на амплитуду тока (для транзисторов) или на средний ток для диодов:

, (1.3.9)

где n - число ключей в коммутаторе.