Расчет загрузки диодов выпрямителя и выбор их
Среднее значение тока диода IVD.ср=Iнг*0,5=5*0,5=2,5А.
Обратное напряжение на диодах выпрямителя равно напряжению нагрузки Uнг=48В.
Выбираем диоды с учетом коэффициентов запаса по току kз.т=2 и напряжению kз.н=2.
IVD N≥2,5 А и Uв.обр.max≥48В.
По справочным данным (таблица 20) выбираем четыре диода MBR760/ Taw, параметры которых: Iв.ср.N=7,5А ; Uв.обр.max=60В; ΔUв.пр=0,57В.
Отметим, принятое ранее падение напряжения на открытом диоде равно 1В. Реальное падение напряжения на открытом диоде несколько меньше.
Уточнение расчета проводить не следует.
Расчет потерь и коэффициента мощности преобразователя
Выше были определены потери мощности трансформатора, ΔРтр= ΔРэл.тр+ ΔРм.тр=0,728+1,0584=1,7864Вт;
Потери мощности на активном сопротивлении обмотки дросселя
ΔРдр=I2нг*RL=52*235,2*10-3=0,00588Вт.
Потери мощности в транзисторах включают две составляющие:
Потери на транзисторе имеют две составляющие – статические потери,
ΔРvт ст, и динамические, ΔРvт дин.
-статические потери ΔРvт ст = ΔUкэ нас * Ivт ср = 0,7*2,448 =1,71Вт.
-динамические потери ΔРvт.дин.=Uвх*Ivт.ср*fр*(tвкл+tвыкл)/2=27*3,74*5000*(50+50)*10-9/2=0,0252Вт
Суммарные потери мощности на одном транзисторе ΔРvт=1,7352Вт, а на двух последовательно включенных транзисторах ∑ΔРvт =2*1,836=3,4704Вт.
Потери мощности на диодах выпрямителя
ΔРVD= IVD.ср* ΔUв.пр=2,5*0,57=1,425Вт.
Итак, суммарные потери мощности на элементах схемы преобразователя
∑ΔРп= ΔРтр+ ΔРдр+∑ΔРvт+ ΔРVD=1,7864+0,00588+3,4704+1,425=6,688 Вт.
Коэффициент полезного действия преобразователя
η=Рнг/(Рнг+∑ΔРп)=5*48/(5*48+6,688)=0,97.
Определим площадь радиатора, необходимого для отвода тепла, выделяемого транзистором при его работе.
Расчет площади радиатора для транзистора, Sp
Sp > 1000 /( Rр.с* σт ), (33)
где Sp – площадь радиатора;
σт – коэффициент теплоотдачи от радиатора в окружающую среду;
Rр.с – тепловое сопротивление радиатор – окружающая среда;
Rр.с << Rт – Rп.к – Rк.р; (34)
Rт – суммарное тепловое сопротивление;
Rп.к = 0,3 ºС / Вт – тепловое сопротивление р-n переход – корпус транзистора ( из справочных данных транзистора);
Rк.=0,33 ºС / Вт – тепловое сопротивление корпус-радиатор;
Rт <( Θп.доп – Θср) / Pvт;
Θп.доп – допустимая температура перехода транзистора ;
Θср – температура окружающей среды (указана в задании на проектирование);
Rт < (125 – 30) / 15,14 = 6,27 ºС / Вт;
Rр.с << 6,27 – 0,3 – 0,33 = 5,64 ºС / Вт;
Sp > 1000 / (5,64*1,5) = 118,20 см2..
Площадь радиатора следует выбирать с запасом не менее чем в 1,5-2 раза. Форма пластинчатого радиатора приведена на рисунке 49. Для приведенного здесь примера примем площадь радиатора равной 230 см2.
Оценка динамических показателей разомкнутой система дппн
Оценим динамические показатели силовой схемы спроектированного двухтактного полномостового преобразователя по методике, изложенной в разделе 1.6.
Рассчитанные ранее параметры:
Lф=140*10-6 Гн, Сф=68*10-6 Ф, Iнг.N=5А,
Rсх= Rтр+RL=1,7864+0,2352=2,0216 Ом.
Зададимся величиной:
Iнг.min = 0,2*I нг.N.=0,2*5=1 А.
Частота собственных колебаний сглаживающего фильтра определена выше,
ωск = 10249 с-1.
Следовательно,
tп ≈ π/ ωск = 3,14/10249 = 3,06 * 10 -4 с.
α = 0,5*[Rcx/ Lф – Iнг.min/ (Uвх.N * Сф)] = 0,5*[(2,0216/140*10-6-1/(27*68*10-6 ) = 3932190.
σ = [√((Lф/Сф)*( Iнг.N - Iнг.min))* е (-πα/2ω )]/ Uнг.N =[√((149*10-6/68*10-6)*( 5- 1))* е (-πα/2ω )]/ 48
= [√(8,765 )* е-0,16)]/48 = 0,057.
Рисунок 7 – Силовая схема и схема системы управления ДППН 2.
Вывод
В курсовой работе был рассчитан ВИП с высокочастотным преобразователем. КПД преобразователя составило 97%. Суммарные потери мощности на элементах схемы преобразователя составили 6,688 Вт.