Моделирование силовой части
Рис. 2. Модель силовой части.
Текст программы на языке PSpice c htfkmysvb моделями:
*
*serj
R1 5 4 10
R2 7 6 10
R5 8 3 0.01
R6 12 2 5.4
C11 1 3 1.5u IC=175
C12 3 0 1.5u IC=175
C19 12 2 5.1u IC=0
L1 11 12 820u IC=0
V1 1 0 350
V2 5 2 pulse (0 15 0 0.01u 0.01u 2.35u 10u)
V3 7 0 pulse (0 15 5u 0.01u 0.01u 2.35u 10u)
.model IRFPS NMOS (LEVEL=3 GAMMA=0 DELTA=0
+ ETA=0 THETA=0 KAPPA=0 VMAX=0 XJ=0
+ TOX=100n UO=600 PHI=.6 RS=300m KP=20.83u
+ W=1.1 L=1u VTO=3 RD=300m RDS=400k
+ CBD=0.3n PB=.8 MJ=.5 FC=.5 CGSO=2.7n
+ CGDO=0.06n RG=0.1 IS=12f)
.model EPF D (IS=10e-14 CJO=10p VJ=0.71 RS=0.03)
.model OM5005ST D (IS=1.63362e-06 RS=0.0221615 N=2 EG=0.6
+XTI=0.5 BV=300 IBV=5e-05 CJO=4.60092e-10
+VJ=0.759589 M=0.500823 FC=0.5 TT=1e-09
+KF=0 AF=1)
L2 2 8 240u
L3 10 2 110u
L4 2 13 110u
K1 L2 L3 L4 0.9999
M1 1 4 2 2 IRFPS
M2 2 6 0 0 IRFPS
D6 10 11 OM5005ST
D7 13 11 OM5005ST
D8 2 11 EPF
.Option Gmin=1n ITL4=200 ABSTOL=10n
.tran 0.1u 2000u
.probe
.end
Рис. 3. Напряжение на нагрузке при максимальной мощности максимальном напряжении питания.
Напряжение на выходе, а точнее на выходном конденсаторе меняется в зависимости от проводящего состояния силового ключа VT5. Когда ключ находится в проводящем состоянии: происходит передача энергии в нагрузку, через индуктивность L1 течет ток, выходная емкость С19 заряжается. Когда же ключ VT5 не проводит, энергия в нагрузку не передается, С19-разряжается.
Рис. 4. Ток через транзистор М1 (VT5).
Рис. 5. Ток через диод D6.
Ток через диод D9 идет, когда в проводящем состоянии находится ключ VT5 и спадает до 0 когда ключ VT5 перестает проводить, и энергия от источника не передается в нагрузку.
Рис. 6. Ток через диод VD8.
Ток через диод VD8 идет всякий раз, когда закрыты диоды VD6, VD7 и ток индуктивности L1 замыкается через - выходную емкость C19 в параллель с Rn, диод VD8, индуктивность L1.
Рис. 7. Потери в транзисторе.
Потери в транзисторе обусловлены потерями в проводящем состоянии и потерями при коммутации.
Как видно из рисунка 7, Pstatic=6,688Вт, Pon=0.789Вт, Poff=1,679 Вт, Psum=9,156 Вт. При максимальной мощности отдаваемой в нагрузку 1080Вт.
Рис. 8. Потери в диоде VD6.
Ppot = 4.35 Вт.
Система управления
Управление преобразователем осуществляется ШИМ-контроллером UC2825. На рис. 3 показана структурная схема контроллера.
Рис. 9. Структурная схема контроллера UC2825
5.1. Расчет времязадающих элементов rc-генератора
Частота работы силовой части 100кГц. Однако, выходы микросхемы соединены с входами драйвера таким способом, что для достижения частоты импульсов управления 100 кГц на выходах ШИМ-контроллера частота должна быть вдвое выше, 200 кГц. На рис 4. показана упрощенная схема осциллятора и зависимость частоты работы от номиналов времязадающей цепочки.
Рис. 10. Упрощенная схема осциллятора ШИМ-контроллера UC2825 и зависимость частоты работы от номиналов времязадающей цепочки.
Компаратор RC – генератора имеет верхнее и нижнее пороговое напряжения, соответственно равные 2.8 В и 1 В (Рис. 11)
Рис. 12. Диаграмма формирования синхронизирующей частоты
Выбираем Ct = 2.2 нФ. Для такой емкости из документации на контроллер T2 = 0.22 мкс. Конденсатор Ct заряжается током, зеркальным току Rt. Для достижения частоты 200 кГц время заряда конденсатора от 1 до 2.8 В должно быть равным 4.78 мкс. Напряжение на конденсаторе Сt изменяется по закону:
.
Отсюда найдем Rt:
