Выбираем диоды vd1-vd4 1n4003 с параметрами:

Uобр_макс=200В,Ivd_max=1А.

Входной фильтр представляет собой индуктивно-емкостной фильтр для

сглаживания напряжения сети. Так как жестких требований к качеству

напряжения на выходе входного фильтра нет, и величина пульсаций в нем

зачастую определяется допустимой амплитудой переменной составляющей

конденсатора, зададимся значением К′п = 0,05, удовлетворяющим

большинству используемых конденсаторов. Учитывая, что коэффициент

пульсаций на выходе однофазного выпрямителя Кп = 1,57,

определим коэффициент сглаживания фильтра как:

Ксгл=Кп/К`п=1,57/0,05=31,4.

Рассчитаем входной фильтр:

=

Среднее значение тока первичной обмотки:

I1ср==

Индуктивность выбирается из условия непрерывности тока в дросселе

по выражению:

L>

Конденсатор входного фильтра:

С=

Выбираем: конденсатор К50-35 1мкФ 250В, дроссель Д4-0,6-0,12.

3.2 Расчет системы управления.

Расчет и выбор драйвера:

Определим выходной ток драйвера:

,

где Свх = 140пФ, Uз = 15В – максимальное напряжение на затворе транзистораIRF740.

Определим время включения:

,

Rз =Uз/Imax= 15/2 = 7.5 Ом.

Отсюда, ,

Тогда Iдр == 0,08А.

Был выбран драйвер HCPL5150, удовлетворяющий требованиям технического задания. Схема подключения драйвера с полевым транзистором изображена на рисунке 2.2.1:

Рис.1.2.1 – Схема подключения драйвера.

Расчет датчика тока:

В качестве датчика тока используем шунт ШСМ 75-0,1-5А.

При протекании через него тока Iн=2А его выходное напряжение составит:

Расчет согласующего устройства:

Исходные данные: Uвх = 50мВ,Uвых = 10В.

Рассчитаем коэффициент усиления:

Зададим резистор R2 = 10 кОм. Отсюда:

R1 =R2/-Koc=50 Ом.

R3 =R1||R2=50 Ом.

Выбираем прецизионные резисторы:

R1: С1-4 50 Ом;

R2: С1-4 10 кОм;

R3:C1-4 50 Ом.

Рассчитаем источник опорного напряжения:

Исходные данные: Uвых=10В.

Выбираем стабилитрон из условия Uстаб>Uвых,Uстаб≤Еп. Был выбран стабилитрон КС512А со следующими параметрами:Uстаб = 11,5-12,5В,Iстаб=3-12мА.

Выбираем полевой транзистор с каналом n-типа 2n7000:Iстаб = 5мА.

Ток через подстроечный резистор R1 не должен превышать 10% от тока стабилизации. Значит,Ir₁ = 0.5мА.

Рассчитаем R1:

Выбираем переменный резистор r-0904n-a25k.

В качестве операционного усилителя выбираем ОУ общего применения LM358D. Его основные параметры:

Напряжение питания: 3-32В;

Входной ток: 50 мА;

Максимальный выходной ток: 60 мА;

Напряжение смещения: 2 мВ.

Расчет дифференциального усилителя:

Исходные данные: U1вх = 10В,U2вх = 11В,Uвых = 10В.

При одинаковом отношении сопротивлений

имеем .

Зададим R2 = 10 кОм.

Рассчитаем R1 из соотношения:

Отсюда R1 = 1кОм.

Примем R3=R1 иR4=R2, т.к. при таком равенстве будет минимальный сдвиг.

Расчет ШИМ-преобразователя:

Расчет интегратора и компаратора.

Интегратор:

Рис. 1.4.1 – Принципиальная схема интегратора.

Примем R1 = 10 кОм. Конденсатор рассчитаем из условия:

τ = R1*C1 > 10T_пр,

где T_пр =1/f_пр = 1/30000 = 0.33 мкс.

Следовательно, R1*C1 > 3.3 мкс. Отсюда С1 = 330 пФ.

Компаратор:

Рис. 1.4.2 – Схема включения компаратора 521СА3.

Выбираем компаратор 521СА3 со следующими параметрами:

Напряжение источника питания положительной полярности: 16,5 В

Входное напряжение: 30 В

Между коллектором и эмиттером компаратора включен светодиод драйвера:

Рис. 1.4.3 – Подключение к светодиоду драйвера.

Рассчитаем токоограничительный резистор:

,

где Uvd–падение напряжения на светодиоде, равное 2,4 В;

Iпр – ток потребления, равный 6 мА.

Выбираем прецизионный резистор: С1-4 Rогр = 2,2 кОм.

Расчет ГПН:

Исходные данные:

Um= 10B;

T= 1/f= 100мкс;

t_пр= ɣ*Т= 50мкс;

t_ox= 50мкс;

Iн = 100нА.

Зададим зарядный ток конденсатора Iз = 1мА. По максимальному току коллектора и напряжению Uкэ был выбран биполярный транзистор VT2: 2N4401BU.

Принимаем падение напряжения U_R3=1B. Рассчитаем номинал резистораR3:

R3 =U_R3/Iз = 1/0.001 = 1 кОм.

Рассчитаем базовый ток транзистора VT2:

Iб =Iз/β= 0.001/40 = 25 мкА.

Зададим ток делителя R1,R2:Iд = 250 мкА. Учитывая, что напряжение перехода база-эмиттер транзистораVT2 равно 0.7В, падение напряжения на резистореR1 будет также примерно 0.7 В. Следовательно, падение напряжения на резистореR2 = 10-0,7 = 9,3В.

Рассчитаем номиналы резисторов R1 иR2:

R1 = 0.7/0.00025 = 2.8 кОм;

R2 = 9.3/0.00025 = 37.2 кОм.

Рассчитаем величину конденсатора:

С = (Iз × tпр) / Umax = (0,001*0,00005)/10 = 5нФ.

Определяем разрядный ток, протекающий через ключ VT3, во время обратного хода:

Iразр = {(С × Umax) / tох} +Iз = [(0,000000005*10)/0,00005]+0,001 = 2 мА.

В качестве транзистора VT3 был выбранBC556B.

Рассчитываем базовый ток транзистора VT1:

Iб =Iразр / ß = 0,002/125 = 16 мкА.

Рассчитываем величину резистора Rб:

= (12-0,7)/0,000016 = 706 кОм.

Выбираем из прецизионных резисторов С1-4:

Rб = 750 кОм;

R1 = 3 кОм;

R2 = 39 кОм.

Расчет задающего генератора:

Выбираем резисторы ,в схеме задающего генератора (рис.1.4.5):

кОм

Тогда уравнения длительности импульса и паузы равны:

,

.

Найдем , предварительно задавкОм:

С₁== 1/(1,1*30000*100000*1,093) = 277 пФ.

Из ряда Е12 выбираем = 270 пФ.

Разделив t_имнаt_п, получим:

Найдем резистор :

кОм

Заключение

При выполнении данного курсового проекта была разработана система

управления импульсным регулятором тока на основе обратноходового

преобразователя, управляемым по принципу широтно-импульсного

модулирования. Полученный регулятор удовлетворяет всем начальным

условиям проекта.

При разработке импульсного преобразователя был получен опыт по

управлению вторичными источниками электропитания, закреплены полученные ранее знания, а также получен дополнительный опыт по расчету различных элементов электронных схем.