Экспертный инженерный анализ расширения технологических функций маршрутного диагностического компьютера / 6 РАСЧЕТ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ИСТОЧНИКА

6 РАСЧЕТ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ С ЦЕЛЬЮ КОНТРОЛЯ СИСТЕМЫ ЗАЖИГАНИЯ АВТОМОБИЛЯ БОРТОВЫМ КОМПЬЮТЕРОМ

Модуль зажигания является источником высокого напряжения, в нем размещены две катушки зажигания и два коммутатора на транзисторах. Система зажигания служит для воспламенения рабочей смеси в цилиндрах двигателя. На автомобиле применяется бесконтактная электронная система зажигания.

Первичная цепь системы зажигания питается током низкого напряжения от генератора или аккумуляторной батареи.

Частота конвертора накачки мощности f = 5700 Гц.

Проводят расчет умножителя напряжения. В настоящее время известны две основные схемы умножителя с индивидуальными источниками питания на каждую емкостно-диодную ячейку: с потенциально-независимыми (несвязанными между собой) источниками питания и с потенциально-зависимыми (связанными между собой) источниками питания.

Выходной ток в нагрузке

, ()

где Р – мощность источника на высоковольтном выводе (в нагрузке), Вт;

U_вых – высокое выходное напряжение в нагрузке, кВ.

Расчет высоковольтного источника питания

Данные для расчета.

1) Мощность источника на высоковольтном выводе (в нагрузке)

P=15,0 Вт.

2) Высокое выходное напряжение в нагрузке .

3) Число каскадов каждого умножителя напряжения (УН) n=3.

4) Частота конвертора накачки мощности

Выходной ток в нагрузке

Выходное напряжение трансформаторного блока, питающего умножитель напряжения

В качестве базового выбираем строчный высоковольтный трансформатор для цветных телевизоров типа ТВЦ-90ЛЦ2-1

- мощность базового трансформатора.

- частота базового трансформатора.

- выходное напряжение высоковольтной вторичной обмотки трансформатора.

- индуктивность в линейной области при небольших токах намагничивания.

Рассчитаем количество последовательно соединенных трансформаторных блоков по формуле:

.

С учетом количества трансформаторных блоков, соединенных последовательно, посчитаем истинное напряжение на выходе каждого трансформаторного блока по формуле:

Будем считать для начала, что трансформаторные блоки работают, в так называемом согласованном режиме, то есть входное внутреннее сопротивление умножителя напряжения равно выходному сопротивлению вторичной обмотки трансформатора. При этом внутренние потери минимальны. Для такого режима посчитаем конденсаторы умножителя напряжения по формуле:

,

где - число каскадов умножителя согласно ТЗ;

- порядковый номер конденсатора с началом нумерации от трансформаторной обмотки.

, Ф

Полученные значения емкостей составляют, так называемую верхнюю границу значений вилки емкости умножителя напряжения.

Рассчитаем мощность трансформаторного блока, питающего каждый умножитель напряжения в согласованном режиме.

,

Поскольку у нас приборный вариант, то полученное значение мощности трансформатора является не приемлемым, то есть согласованный режим является нереализуемым в приборном исполнении. Именно поэтому переходим к режиму с большими потерями с целью уменьшения мощности трансформатора.

Посчитаем КПД использования блочного трансформатора при питании умножителя напряжения по формуле:

Полученный КПД отражает долю мощности, которая поступит из блочного трансформатора через умножитель напряжения в нагрузку.

Мощность, выдаваемая каждым блоком умножителя напряжения в нагрузку рассчитывается по формуле:

.

Поскольку типовой выбранный трансформатор обладает меньшей мощностью Р=110 Вт, по сравнению с реальным Р=59,916 Вт, то трансформатор будет 1.

Определяем с учетом загрузочную мощность каждого трансформатора по формуле:

_.

Расчетная мощность является мощностью накачки мультивибратора Ройера в каждый трансформатор, то есть каждый трансформатор должен питаться своим конвертором.

По расчетной мощности рассчитаем емкость конденсаторов:

,Ф

Полученные значения емкости составляют, так называемую нижнюю вилку и соответствуют блочной мощности в согласованном режиме работы.

Изобразим вилку значений конденсаторов

Согласо ванный режим

Несогласованный режим

Выбираем малые емкости ближе к несогласованному режиму.

Выбираем батареи конденсаторов с точностью 2% ÷ 3% из справочных данных по следующим соображениям:

.

Вилка конденсаторов С1.1; С2.1 состоит их двух параллельно соединенных конденсаторов из ряда Е-24 с номиналами 20 пФ и 1,3 пФ.

Вилка конденсаторов С1.2; С2.2 состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов из ряда Е-24 с номиналами 20 пФ и 1,3 пФ.

Вилка конденсаторов С1.3; С2.3 состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов из ряда Е-24 с номиналами 13 пФ и 1,2 пФ.

Принимаем

Выбираем высоковольтные диоды умножителя напряжения по параметрам:

;

.

Выбираем по справочнику диод КЦ118Б.

Изобразим электрическую принципиальную схему по расчетным параметрам.

Рисунок - Электрическая принципиальная схема с учетом выше рассчитанных параметров