- •4 . Расчет источника бесперебойного питания (ибп).
- •4.1. Расчет теплового режима ключевого транзистора в импульсном режиме работы.
- •4 .2. Расчет емкости входного высокочастотного конденсатора
- •Выбираем в качестве входного высокочастотного конденсатора конденсатор емкостью 0.0068мкФ и рабочим напряжением 400в.
- •4 .3 Расчет трансформатора Tр1.
- •4.4 Конструкция трансформатора для сердечника e3211619:
- •4 .5. Расчет надежности источника бесперебойного питания (ибп).
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=Рпер+Роткр+Рупр+Ри (4.1.1)
где: Р – полная мощность, которая рассеивается;
Рпер – потери мощности при переключении;
Роткр – потери на активном сопротивлении транзистора;
Рупр – потери на управлении в цепи затвора;
Ри – потери мощности за счет истока в закрытом состоянии.
Сразу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (Ри), 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=Рпер+Роткр., (4.1.2)
где
Роткр=RDS(on)I2эф. (4.1.3)
(4.1.4)
Мощность Рпер определяется
(4.1.5)
г де
i=IН/n. (4.1.6)
IL=3/0,98=3,06(A).
тогда
Отсюда
проверяем тепловой режим работы транзистора
, (4.1.7)
где
tнс – температура окружающей среды 35о С.
Rja – тепловое сопротивление кристалл-среды 75о 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.
Cin HF = Irms /(2··f·r·Vin min) (4.2.1)
где – f – частота переключения (100 кГц);
– Іrms – входной высокочастотный ток;
– Vin min – минимальное входное напряжение (65 В);
– r – коэффициент высокочастотных пульсаций входного напряжения, который находится между 3 і 9 %. Принимаем r = 7%.
Іrms = Рout / Uin min; (4.2.2)
Іrms = 300 / 65 = 4,64 А;
Сin = 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 Dmax=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 Np равным 24 витка.
Определим количество витков вторичной обмотки:
, (4.3.5)
где: VFDiode падение напряжения на диоде. Возьмем NS=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<Bmax ; (4.3.8)
Найдем площадь разреза с учетом количества витков обмотки Np:
; (4.3.9)