4 . Расчет источника бесперебойного питания (ибп).

4.1. Расчет теплового режима ключевого транзистора в импульсном режиме работы.

Рассчитаем тепловой режим транзистора в импульсном стабилизаторе напряжения.

Полная мощность, которая выделяется в транзисторе (на переходах транзистора) во время его работы при переключении определяется за формулой:

Р=Р_пер+Р_откр+Р_упр+Р_и (4.1.1)

где: Р – полная мощность, которая рассеивается;

Р_пер – потери мощности при переключении;

Р_откр – потери на активном сопротивлении транзистора;

Р_упр – потери на управлении в цепи затвора;

Р_и – потери мощности за счет истока в закрытом состоянии.

Сразу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (Р_и), имеют очень маленькое значение, поэтому ими можно пренебречь. Также потери, которые возникают в цепи управления, тоже имеют очень малые значения, поэтому формула принимает вид:

Р=Р_пер+Р_откр., (4.1.2)

где

Р_откр=R_DS(on)I²_эф. (4.1.3)

(4.1.4)

Мощность Р_пер определяется

(4.1.5)

г де

i=I_Н/n. (4.1.6)

I_L=3/0,98=3,06(A).

тогда

Отсюда

проверяем тепловой режим работы транзистора

, (4.1.7)

где

t_нс – температура окружающей среды 35^о С.

R_ja – тепловое сопротивление кристалл-среды 75^о С/Ут.

С.

По результатам проделанного расчета видно, что при использовании транзисторов в режиме ключей и при заданных параметрах работы преобразователя, необходимо обязательное применение охладительных радиаторов и принудительного обдува. Радиатор выбираем ребристого типа по наилучшей адгезийной теплопроводности материала (алюминий или медь, ребристого проката № 1 – 3).

4 .2. Расчет емкости входного высокочастотного конденсатора

Входной высокочастотный конденсатор фильтра (C4) должен уменьшить шумы, которые возникают при высокочастотных переключениях силового ключа, что в свою очередь вызывает импульсы тока в индуктивности.

C_{in HF} = I_rms /(2··f·r·V_{in min}) (4.2.1)

где – f – частота переключения (100 кГц);

– І_rms – входной высокочастотный ток;

– V_{in min} – минимальное входное напряжение (65 В);

– r – коэффициент высокочастотных пульсаций входного напряжения, который находится между 3 і 9 %. Принимаем r = 7%.

І_rms = Р_out / U_{in min}; (4.2.2)

І_rms = 300 / 65 = 4,64 А;

С_in = 4,64/(2×3,14×100000×7×65) = 0.0065 мкФ.

Выбираем в качестве входного высокочастотного конденсатора конденсатор емкостью 0.0068мкФ и рабочим напряжением 400в.

4 .3 Расчет трансформатора Tр1.

Найдем максимальный ток, который протекает через первичную обмотку трансформатора Тр1:

, (4.3.1)

где D_max=0,5, скважность импульсов на первичной обмотке.

Рассчитаем максимальный ток через демпферные диоды моста:

; (4.3.2)

Определим начальную индуктивность первичной обмотки при максимальном цикле:

; (4.3.3)

Выберем тип сердечника трансформатора из каталога продукции фирмы Epcos. Выбираем сердечник E3211619.

Параметры сердечника. Таблица 4.3.1.

Параметр	Обозначение	Значение
Индуктивность одного витка	AL	24,4нГн
Площадь окна	AN	108,5мм2
Ширина сердечника	S	0,5мм
Площадь разреза сердечника	Ae	83мм2
Длина средней линии	IN	64,6мм
Взвешивающий коэффициент мощности (при 100кГц)	PV	190мВт/г
Индукция насыщения сердечника	Bmax	0,2Т...0,3Т
Масса	m	30г

Н айдем количество витков первичной обмотки:

, (4.3.4)

Принимаем N_p равным 24 витка.

Определим количество витков вторичной обмотки:

, (4.3.5)

где: V_FDiode падение напряжения на диоде. Возьмем N_S=4 витка.

Рассчитаем реальную индуктивность первичной обмотки:

; (4.3.6)

Найдем максимальный ток через первичную обмотку Тр1:

; (4.3.7)

Высчитаем максимальную индукцию трансформатора:

, B<B_max ; (4.3.8)

Найдем площадь разреза с учетом количества витков обмотки N_p:

; (4.3.9)