Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения. Силовой ключ - биполярный / полевой транзистор. Ограничение, защита от перегрузок, большого тока. Демпферы. Диод. Стабилизация, обратная связь. Компенсация усилителя ошибки

Как сконструировать обратноходовый импульсный источник питания. Как выбрать мощный транзистор, силовой диод. Как реализовать защиту от перегрузки по току. Применение токового трансформатора. Как рассчитать демпфирующие цепочки. Метод расчета цепей компенсации усилителя ошибки (10+)

Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения. Расчет. Примеры схем - Шаг 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Силовой транзистор

Расчет силового транзистора (как полевого, так и биполярного) аналогичен расчету для инвертирующего преобразователя, за одним исключением:

[Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] = 1.3 * ([Максимальное входное напряжение, В] + [Обратное напряжение на дросселе L1, В])

коэффициент 1.3 обусловлен запасом, необходимым в связи с наличием паразитной индуктивности утечки между первичной и вторичной обмотками дросселя. Из-за этой индуктивности при запирании силового ключа наблюдается дополнительный всплеск напряжения, больший, чем расчетный. Величину этого всплеска рассчитать трудно. Нужно понимать, что запас в 30% может оказаться недостаточным. Окончательно определить необходимый запас лучше всего на этапе стендовых испытаний.

Защита по току

Под напряжением срабатывания защиты понимается напряжение на ноге 9, при котором контроллер выключает силовой ключ. Обычно это напряжение равно 1 В.

Трансформатор тока

Резистор R13 100 Ом.

[Количество витков обмотки L3] = 120 * ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] + [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А])

[Напряжение стабилизации стабилитрона VD5, В] = [Напряжение срабатывания защиты, В] * [Максимальный коэффициент заполнения] / (1 - [Максимальный коэффициент заполнения])

Выбирается стабилитрон с напряжением стабилизации, ближайшим большим, чем рассчитанное.

[Обратное напряжение диода VD3, В] = [Напряжение стабилизации стабилитрона VD5, В] + [Напряжение насыщения VD4, В]

[Обратное напряжение диода VD4, В] = [Напряжение срабатывания защиты, В] + [Напряжение насыщения VD3, В]

Токосчитывающий резистор

Если же мы остановились на установке резистора R7, то:

[Сопротивление резистора R7, Ом] = [Напряжение срабатывания защиты, В] / ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] + [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) / 1.2

[Мощность резистора R7, Вт] = [Напряжение срабатывания защиты, В] ^ 2 / [Сопротивление резистора R7, Ом]

Демпферы

Для надежного подавления импульсных помех демпфировать нужно все элементы, обладающие емкостью, соединенные с индуктивностями и в некоторые моменты пребывающие в закрытом состоянии. Это - транзисторы и диоды. В нашей схеме это - VT2, VD2, VD3, VD4, VD8. О том, как рассчитать демпфирующую цепочку, будет отдельная статья. Подпишитесь на новости, чтобы получить информацию о ее выходе.

Силовой диод

[Обратное напряжение диода VD2, В] = [Максимальное входное напряжение, В] * [Коэффициент трансформации] + [Выходное напряжение, В]

[Максимальная средняя сила тока через диод VD2, А] = [Максимальная сила тока нагрузки, А]

Следующая формула дает довольно завышенную, но вполне приемлемую для большинства схем оценку.

[Мощность диода VD2, Вт] = [Максимальная средняя сила тока через диод VD2, А] * [Напряжение насыщения диода VD2, В] + ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] - [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Время рассасывания диода VD2, с] * [Обратное напряжение диода VD2, В] / [Коэффициент трансформации] / 2

Элементы обратной связи по напряжению

Выберем силу тока считывания равной 0.2 мА. Тогда:

[Сопротивление резистора R9, Ом] = ([Выходное напряжение, В] - [Напряжение насыщения диода VD7, В]) / 2E-4 А

[Сопротивление резистора R11, Ом] = [Опорное напряжение, В] / 2E-4 А

Опорное напряжение у нашей микросхемы D1 формируется на ножке 16 и составляет 5.1 В.

[Усиление при разомкнутом контуре обратной связи на частоте выходного полюса (макс. нагрузка)] ≤ 2 * ПИ * ([Максимальное входное напряжение, В] / [Коэффициент трансформации])^2 * [Выходное напряжение, В] / (([Максимальное входное напряжение, В] / [Коэффициент трансформации] + [Выходное напряжение, В]) * [Размах напряжения для сравнения, В] * [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Максимальная сила тока нагрузки, А] * [Индуктивность дросселя L1, Гн])

Дальнейший расчет аналогичен инвертирующей схеме.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. [1] сообщений.

(1) Можно ли рассчитать обратноходовый преобразователь, у которого на выходе будет мостовой выпрямитель на 250 В, а также умножитель на 4 или 3 с выходным напряжением 700 В (ток около 5-7 мА) - для питания ЭЛТ осциллографа? Точнее - для 250 В выпрямитель на одном диоде, а 700 В на умножителе. (2) А почему Вы ничего не говорите про демпфирующую цепь, включаемую параллельно Читать ответ...