Расчет ОППН с обратным включением диода

Расчет основных параметров ОППН:

Выбор значения частоты f производится комплексно, с учетом массы, габаритов и коэффициента полезного действия (кпд) ОППН, а также параметров элементной базы, имеющийся в распоряжении. При увеличении частоты уменьшаются габариты, масса и пульсации выходного напряжения, улучшаются динамические свойства стабилизации; одновременно снижается кпд.

Точное определение оптимального значения частоты f является очень сложной задачей. В настоящее время наиболее употребительные значения частот находятся в диапазоне свыше 20 кГц.

 

В формулах приняты следующие обозначения:

U_С2min, U_С2н, U_С2max - минимальное, номинальное и максимальное значения входного напряжения ОППН;

D_min, D_н, D_max - минимальное, номинальное и максимальное значения относительной длительности импульсов, отпирающих транзистор;

U_0min, U_0н , U_{0 max} - минимальный, номинальный и максимальный уровни стабилизируемого выходного напряжения постоянного тока;

I_0min, I_0max - минимальное и максимальное значения среднего тока в нагрузке;

I_1max - амплитудное значение тока в первичной обмотке трансформатора.

 

 

Отношение числа витков обмотки первичной к числу витков вторичной обмотки трансформатора:

. (5)

Номинальное и минимальное значения относительной длительности импульсов, отпирающих транзистор:

D_н = , (6)

D_min = (7)

Критическое значение индуктивности первичной обмотки трансформатора:

(8)

L = 1, 2 L_кр (9)

Амплитудное значение тока в первичной обмотке трансформатора:

(10)

 

Расчет трансформатора проводиться по формулам:

S_мS_ок = , (11)

где S_ок – площадь окна магнитопровода, м²;

h_тр – кпд трансформатора; h_тр = 0.85

К_ок – коэффициент заполнения окна магнитопровода обмотками;

К_ок=0.25

j – удельная плотность тока в обмотках трансформатора, А/м²;

DВ – циклическое изменение магнитной индукции, равное разности максимального и минимального значений индукции, Тл;

Число витков первичной обмотки трансформатора:

W₁ = . (12)

Максимальное значение действующего тока вторичной обмотки трансформатора, А:

I₂ = . (13)

Величина немагнитного зазора в магнитопроводе, м:

d = , (14)

где m₀ = 4p 10^-7 – магнитная постоянная, Гн/м.

В трансформаторах обычно используют ферритовые магнитопроводы, получившие распространение вследствие их малой стоимости и небольших потерь мощности от вихревых токов на высоких частотах. Однако индукция насыщения и магнитная проницаемость у ферритов значительно меньше, чем у металлических ферромагнетиков.

В процессе работы ОППН изменение индукции DВ в магнитопроводе трансформатора происходит по асимметричным (частным) циклам гистерезиса. Важно правильно выбрать значения DВ для расчета. Указанные в справочной литературе значения В_m, при которых ферриты близки к насыщению, изготовителями сердечников не проверяются и не гарантируются. Изменения В_m от одного магнитопровода к другому составляют ±30% от указанного в справочнике номинального значения В_m. Поэтому рекомендуется принимать DВ = 0, 15 Тл.

В случае насыщения магнитопровода трансформатора индуктивность первичной обмотки значительно уменьшается, а ток коллектора транзистора может превысить предельно допустимые нормы. Для предотвращения насыщения в магнитопровод вводят немагнитный зазор. Поэтому целесообразно использовать Ш-образные замкнутые магнитопроводы из высокопроницаемых магнитомягких ферритов и обеспечивать необходимый зазор при сборке трансформатора путем введения немагнитной прокладки между двумя половинами магнитопровода. Можно также использовать магнитопровод Ш-образный замкнутый с зазором, полученным при изготовлении магнитопровода.

Возьмем частоту f=25 кГц.

Удельную плотность тока в обмотках трансформатора для 1-го канала выбирают зависимости от соотношения f/P_тр из таблицы 2.

Таблица 2

f/Pтр, Гц/ВА
j х106, А/м2	2, 3	3, 0	3, 3	3, 7	4, 0	4, 4

Удельную плотность тока в обмотках трансформатора для 2-го канала выбирают зависимости от соотношения f/P_тр из таблицы 3.

Таблица 3

f/Pтр, Гц/ВА
j х106, А/м2	3, 5	4, 0	4, 5	5, 0	5, 5

 

При расчете трансформатора действующее значение тока в первичной обмотке принято равным амплитудному значению.

 

 

Расчет конденсатора фильтра производиться по формулам:

 

, (15)

, (16)

где U_m2 - амплитуда переменной составляющей напряжения на конденсаторе, В;

I_{с max} - максимальное значение действующего тока в конденсаторе, А.

Чтобы улучшить точность стабилизации выходного напряжения при широком диапазоне изменения тока нагрузки, необходимо емкость С выбирать достаточно большой т.е. U_0min C/I_0max > > D_maxT.

 

Расчет транзистора производиться по формулам:

, (17)

, (18)

где U_{кэ max} – амплитуда напряжения коллектор-эмиттер транзистора, В;

I_кmax – максимальный средний ток коллектора транзистора, А;

h_пр – кпд ОППН.

Потери мощности в транзисторе можно принять равными примерно

P_пот=0, 1U_0max I_0max. (19)

На основании полученных значений U_{кэ max}, I_{к max}, I_ок и потерь мощности выбирается транзистор.

 

Расчет диода производиться по формулам:

, (20)

I_VDmax = nI_1max, (21)

где U_{VD обр} – амплитуда обратного напряжения на выпрямительном диоде, В;

I_VDmax – амплитудное значение тока в диоде, А.

Максимальный средний ток в диоде равен максимальному току нагрузки.

Выбираем тип диода по полученным данным.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Популярное:

1. Торможение противовключением
2. Электроустановка или ее часть, которая находится под напряжением, либо на которую напряжение может быть подано включением коммутационных аппаратов