Методика расчета силовой цепи импульсного стабилизатора

Исходными данными для расчета ИСН являются:

Напряжение U_п и пределы его изменения U_п;

номинальное выходное напряжение U_H и допустимые пределы его регулировки U_H;

максимальный I_нmax и минимальный I_нmin токи нагрузки;

допустимая амплитуда пульсации выходного напряжения U_H;

коэффициент стабилизации К_ст;

частота преобразования f.

1. Принимаем ориентировочно КПД стабилизатора

2. Минимальное и максимальное значения относительной длительности (коэффициента заполнения) импульса напряжения на входе фильтра

U_н определяем по заданному К_ст.

3. Из условия сохранения режима непрерывности токов дросселя определяем его минимальную индуктивность:

4. Вычисляем произведение LC по заданному значению напряжения пульсации:

5. Амплитуда тока через конденсатор

6. Среднее и предельные значения тока дросселя

Выбираем типовой дроссель по условиям LL_min; I_п I_нmax по таблицам П1.1 и П1.2 Приложения 1.

7. Принимаем и с учетом частоты преобразования по таблице П2.2 выбираем регулирующий транзистор по току и напряжению I_кmax>I_km или I_кmax>I_Lmax ;

8. Выбор импульсного диода производится с учетом частоты преобразования по прямому току I_прmax и обратному напряжению U_{обр max}:

I_прmax>I_{Lmax ,} .

Справочные данные о некоторых импульсных диодах приведены в таблице П2.1 Приложения 2.

9. Потери мощности на транзисторе Р_к определяются в основном потерями в режиме насыщения P_кнас и динамическими P_кдин (в моменты переключения):

;

;

.

10. Потери мощности на диоде определяются потерями в прямом направлении и динамическими потерями при его выключении

.

11. Потери мощности в дросселе

12. КПД силовой цепи стабилизатора

13. Коэффициент передачи схемы управления, устанавливающий связь между изменениями относительной длительности импульсов на входе сглаживающего фильтра и напряжения на нагрузке.

.

Домашнее задание к лабораторной работе №7 «Импульсные стабилизаторы напряжения»

1. Начертите принципиальные схемы силовых цепей понижающего, повышающего и инвертирующего ИСН. Изучите принципы их работы.

2. Приведите диаграммы изменений напряжений и токов в ИСН понижающего типа при повышении (понижении) входного напряжения U_п или тока нагрузки I_н. Тип стабилизатора, характер внешнего воздействия и виды временных диаграмм приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Номер варианта	Тип системы регулирования		Характер внешнего воздействия	Временные диаграммы
1	Шим		повышение UН	uу,ik,iL,uд
2	Шим		понижение UП	uy,uКЭ,iд,uН
3	Шим		повышение IН	uy, iL, uКЭ, iд
4	Шим		понижение IН	uy, ik, iд, uН
5	Релейный		повышение UП	uy, ik, iL, iд
6	Релейный		понижение UП	uy, ik, uд, uН
7	Релейный		повышение IН	uy, iL, uКЭ, uд
8	Чим		понижение IН	uy, iд, uКЭ, iL
9		Чим	повышение IН	uy,ik,uд,uКЭ
10		Чим	понижение UП	uy, ik, iд, uН
11		ШИМ	понижение UП	uy, iд, iL, uН
12		ШИМ	понижение Iн	uy, ik, iL, uКЭ
13		релейный	понижение IН	uy, iL, uКЭ, uд
14		релейный	повышение IН	uy, iL, ik, uН
15		релейный	понижение UП	uy, iд, ik, uд
16		релейный	повышение IН	uy,iд,uКЭ,uд
17		ЧИМ	повышение IН	uy, ik, iд, uН
18		ЧИМ	повышение IН	uy, iL, ik, uд
19		ЧИМ	понижение UП	uy, ik, iL, iд
20		ЧИМ	повышение IН	uy, ik, uКЭ, uН

Индексы означают:

y  выход схемы управления;

k  коллектор силового транзистора;

д  диод.

Для того чтобы отразить динамику процесса регулирования, следует привести не менее трех импульсов u_У.

3. Рассчитайте силовую цепь ИСН. Выберите транзистор и блокирующий диод. В табл. 7.2 приведены данные для расчета: входное напряжение U_п и пределы его изменения ;номинальное выходное напряжение U_н; максимальный I_нmax и минимальный I_нmin токи нагрузки; допустимая амплитуда пульсации выходного напряжения стабилизатора U_H; коэффициент стабилизации К_ст; частота коммутации f.

4. Сформулируйте требования к быстродействию регулирующего транзистора и блокирующего диода.

5. Укажите элементы принципиальных схем ИСН, включенные для уменьшения коммутационных помех.

6. Приведите формулы для расчета КПД, внутреннего сопротивления и коэффициента стабилизации ИСН по экспериментальным данным.

Таблица 7.2

Номер варианта	В	Uн, В	Iнmin–Iнmax А	UH, мВ	Кст	f , кГц
1	10±3	5	0,2 – 1	50	50	10
2	10±2	5	0,5 – 1	30	50	10
3	10±3	5	0,5 – 1	70	70	10
4	10±3	5	0,2 – 1	40	100	10
5	16±4	5	0,2 – 1	80	50	50
6	14±4	5	0,5 – 1	80	50	40
7	15±3	5	0,5 – 1	100	70	60
8	15±3	9	0,2 – 0,5	80	50	50
9	15±5	9	0,2 – 0,5	40	50	80
10	17±3	9	0,3 – 0,5	50	50	80
11	10±2	5	0,2 – 1	20	100	10
12	10±3	5	0,5 – 1	30	100	10
13	16±3	5	0,3 – 1	70	70	30
14	14±3	5	0,5 – 1	80	80	40
15	15±3	5	0,3 – 1	80	100	50
16	15±3	5	0,5 – 1	100	100	60
17	15±3	5	0,3 – 0,5	50	50	50
18	15±3	9	0,2 – 0,5	40	50	40
19	15±5	9	0,3 – 0,5	30	50	50
20	15±3	9	0,2 – 0,5	40	70	60