- •Міністерство освіти та науки україни
- •1. Зміст курсового проекту
- •Імпульсні стабілізатори постійної напруги (огляд літератури)
- •2.1. Типи стабілізаторів
- •2.2. Стабілізатори постійної напруги ключового типу
- •2.3. Типи імпульсних стабілізаторів
- •Розрахунок елементів силового блоку
- •3.1. Визначення вимог до елементів силового блоку
- •3.2. Визначення вимог до елементів силового блоку стабілізатора, що підвищує
- •3.3. Визначення параметрів дроселя і конденсатора
- •3.4. Розрахунок енерговитрат силового блоку
- •Потужність розсіяння в дроселі:
- •3.2. Підсилювач похибки неузгодженості
- •4.3. Генератор напруги, що лінійно змінюється
- •4.4. Компаратор
- •5. Ккд стабілізатора
- •6. Розробка принципової схеми
- •7. Вимоги до оформлення пояснювальної записки
- •7.1. Текст пояснювальної записки
- •7.2. Оформлення ілюстрацій і таблиць
- •7.3. Обчислення
- •7.4. Оформлення “Змісту” пояснювальної записки
- •7.5. Оформлення списку літератури
- •7.6. Оформлення додатків
- •Технічні вимоги вариантів технічного завдання
- •Додаток 2 параметри тороідальних сердечніків з фериту
- •Додаток 3 параметри обмоточних проводів
- •Основні надписи
3.3. Визначення параметрів дроселя і конденсатора
Вихідними даними для розрахунку є значення мінімальної індуктивності, добутку LCн або ємності і струмів, що були обчислені згідно методики, яка була розглянута в розділі 3.1 або 3.2. Наступний метод розрахунку, якій пропонується, в основному побудований на методиці, що взята з [3]. Допустимо використовувати інші способи розрахунку, в результаті яких повинні бути визначені:
тип і розміри магнітопроводу дроселя;
кількість витків та діаметр проводу;
тип конденсатора.
Пропонується використовувати в якості магнітопроводу дроселя тороідальні сердечники з фериту. Деякі геометричні параметри і параметри, які використані в розрахунках для стандартних сердечників, наведені в додатку 2, креслення сердечника – на рис. 3.3.
Орієнтоване значення габаритної потужності дроселя:
-
–для стабілізатора, що знижує ;
–для стабілізатора, що підвищує.
(3.19)
Кількість витків W та діаметр проводу d визначають за формулами:
; (3.20)
, (3.21)
де м – відносна магнітна
Рис. 3.3 проникність, яка обу-
мовлена типом обраного фериту (не рекомендується використовувати ферити з м (1000 2000));
0 = 4 10-9 – абсолютна магнітна проникність;
J – щільність струму в обмотці.
Вибираємо провід, що має найближчий більший діаметр, та уточнюємо площу його перерізу. В таблиці додатку 3 приведені дані про деякі типи проводів. Їх значно більшу номенклатуру можна знайти в [1].
По співвідношенню площин вікна сердечника та сумарної площі витків проводу перевіряємо можливість намотування дроселя: площа вікна повинна не менш ніж у два рази перевершувати перетин усіх витків проводу. Якщо це не виконується, то вибирається сердечник більшого розміру і розрахунок повторюється. (В пояснювальній записці наводяться дані остаточного варіанта.)
Визначаємо загальну довжину l проводу й опір r обмотки дроселя, що з урахуванням позначень рис.3.3, дорівнюють:
-
(3.20)
Ємність конденсатора фільтра (для стабілізатора, що зменшує)
-
C ³ (LСн ) / L.
(3.21)
Для стабілізатора, що підвищує, ємність була визначена раніше (вираз (3.14)).
Вибираємо конденсатор [7], здатний працювати з імпульсними сигналами при заданій частоті переключень і максимальній напрузі стабілізатора. Практично усі використовувані конденсатори будуть електролітичними. Можливість їхнього застосування, у більшості випадків [7], оцінюється по припустимій величині змінної напруги на заданій частоті переключень. В абсолютних одиницях (вольтах) – це напруга пульсацій, у відносних –
-
Uвідн = Uпульс / Uн мін.
(3.22)
3.4. Розрахунок енерговитрат силового блоку
Основні витрати енергії у вузлах силового блоку зв'язані з процесами, що відбуваються при переключенні. Тому необхідно визначити параметри, що характеризують швидкодію елементів, і, насамперед, силового транзистора. Їхній розрахунок проведемо на основі методики, викладеної в [7].
Час включення і виключення транзистора визначаються як швидкодією самого транзистора, так і тривалістю фронтів управляючого сигналу:
-
tвкл = t2вкл + t2Ф ;
tвик = t2вик + t2Ф ,
(3.23)
де tвкл , tвик – тривалість часу включення і виключення транзистора;
tФ – тривалість фронтів управляючого сигналу.
Управляючим сигналом для транзистора VT рис. 3.2 і VT2 рис. 3.1 є сигнал, що надходить з системи управління. В свою чергу, сигнал з виходу транзистора VT2 є керуючим сигналом для транзистора VT1 (рис. 3.1). Тому розрахунок можна робити після визначення характеристик швидкодії схеми управління (розділ 4).
Часи включення і виключення, які обумовлені властивостями самого транзистора, знаходять за формулою:
-
tвкл = Ln (Кн /(Кн – 1));
tвик = 2,3 ,
(3.24)
де Кн – коефіцієнт насичення транзистора (розділ 3.2);
-
= 1 / (2 fгр ОЕ);
(3.25)
де fгр ОЕ – гранична частота транзистора в схемі з ОЕ.
Якщо в довіднику приводиться гранична частота транзистора в схемі з ОБ (fгр ОБ), то
-
= h21Е / (2 fгр ОЕ).
(3.25)
Втрати потужності на транзисторі визначаються втратами в режимі насичення та динамічними (що виникають під час переключень):
-
Pтр PК нас + PК дин.
(3.26)
Розрахунок складових потужності різний для стабілізаторів понижуючого і підвищувального типів:
стабілізатора, що знижує:
PК нас = gmax Iн макс UКЕ нас ;
PК дин = 0,5 fn Un мак (Iн мак tвкл + IL мак tвик);
(3.27)
стабілізатора, що підвищує:
-
PК нас = gmax IL ср UКЕ нас ;
PК дин = 0,5 fn (Uн мак – Uпр)(Iн мак tвкл + IL мак tвик).
(3.28)
Необхідно відзначити, що при використанні складеного транзистора (рис. 3.1),
-
UКЕ = UКЕ насVT2 + Uбе насVT1.
(3.29)
Обраний транзистор повинний бути здатним розсіяти потужність, що визначається співвідношенням:
-
Pк макс доп (1,2...1,5) Pтр
(3.30)
Часи переключення діода (час відновлення зворотного опору) звичайно береться з довідників [6]. В табл. 3.1 приведені значення параметрів деяких діодів, які можуть бути застосовувані в імпульсних ланцюгах.
Тип діода |
Іпр, А |
Uзв, В |
Uпр. В |
tвід.зв, мкс |
КД510А |
0,2 |
50 |
1,1 |
0,004 |
КД522А |
0,1 |
50 |
1,1 |
0,004 |
КД212А |
1 |
200 |
1 |
0,3 |
КД213(А-Г)* |
10 |
100 … 200 |
1 |
0,3 |
2Д217А,Б* |
3 |
100, 200 |
1,2 |
0,2 |
2Д216А,Б* |
10 |
100, 200 |
1,2 |
0,3 |
2Д118А-1* |
0,3 |
200 |
1,2 |
0,3 |
КД204А,Б,В* |
0,4 … 1 |
50 … 400 |
1,4 |
1,5 |
КД212А,Б* |
1 |
100 … 200 |
1 |
0,3 |
* – параметри необхідно уточнити в залежності з модифікацією приладу [6].
Потужність, що розсіюється на діоді:
Pд = Iн мах Uпр (1 - gmin)+f Un мак (IL mак - IL min) tвід.зв / 6. |
(3.31) |
Отримана величина також повинна бути менше припустимої для обраного діода.