Понижающий импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Конструирование, проектирование. Выбор частоты. Прерывный, непрерывный ток. Выходной конденсатор фильтра

Как сконструировать понижающий импульсный преобразователь. Шаг 1. Как выбрать частоту работы контроллера, режим тока через индуктор, емкость конденсатора выходного фильтра (10+)

Понижающий импульсный преобразователь напряжения. Проектирование. Расчет - Шаг 1

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Резистор R1 подстроечный 200 кОм - служит для установки максимально допустимого коэффициента заполнения. Правильное значение этого коэффициента заполнения мы рассчитаем. При наладке, отключив R6 и подключив вместо него осциллограф, добиваемся, чтобы коэффициент соответствовал расчетному.

Резистор R8 50 Ом. Нужен он для надежного и быстрого запирания VT2.

Диод VD1 маломощный, например, КД510

Конденсатор C1 0.1 мкФ, согласно рекомендациям производителей контроллера.

Конденсатор C5 0.1 мкФ. Этот конденсатор задает скорость мягкого старта. Он заряжается током 1 мкА от контроллера. По мере роста напряжения на нем, растет максимально возможный коэффициент заполнения. Этот процесс продолжается, пока напряжение не будет ограничено диодом VD1 и подстроечным резистором R1.

Конденсатор C6 22 пФ, нужен он для того, чтобы фильтровать высокочастотные помехи, чтобы защита по току, реализованная на ножке 9 не срабатывала от помех.

Резистор R15 1 кОм. Он также, как и C5, нужен для фильтрации высокочастотных помех.

Выбор частоты работы контроллера

При выборе частоты работы контроллера мы руководствуемся следующими соображениями. Чем выше частота, тем меньше нужна индуктивность L1 и емкость C8 (а значит они будут меньшего размера), быстрее происходит установление выходного напряжения. С другой стороны, чем выше частота, тем больше потери на переключение, больше нагрев транзистора VT2 и диода VD2. При приближении частоты к 100 кГц требуется использовать специализированные ферриты и закладывать меньшее намагничивание сердечника. Поэтому частота выше 75 кГц без особой надобности нами не применяется. Если нам нужен малогабаритный относительно маломощный (до 50 Вт) источник питания, то выбираем частоту 30 - 70 кГц. Если требуется мощный источник, то выбираем 10 - 30 кГц.

[Емкость конденсатора C4, Ф] = 3 / (2 * [Сопротивление резистора R3, Ом] * [Частота работы контроллера D1, Гц])

Сопротивление резистора R3 обычно выбирается около 50 кОм.

Непрерывный / перывный ток

Решим, в каком режиме тока через дроссель будет работать наш источник. Подробный анализ достоинств и недостатков режима прерывного и режима непрерывного тока. В режиме прерывного тока устройство работает более устойчиво и надежно, мы обычно применяем его. Исключение - случаи, когда нужна очень большая мощность или низкий уровень помех. Для режима непрерывного характерны меньшие пульсации выходного напряжения, более равномерная нагрузка на силовой ключ и меньшие высокочастотные электромагнитные помехи.

Максимально допустимый коэффициент заполнения и индуктивность дросселя

Мы рекомендуем для понижающих преобразователей всегда ограничивать коэффициент заполнения ШИМ. Источники с таким ограничением работают более устойчиво и надежно. Это ограничение задается с помощью резистора R1.

[Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] = 1.2 * [Максимальная сила тока нагрузки, А]

Коэффициент 1.2 нужен для учета переходных процессов. В установившемся режиме средняя сила тока через дроссель ровна силе тока нагрузки

Режим прерывного тока

[Максимальный коэффициент заполнения] = [Выходное напряжение, В] / [Минимальное входное напряжение, В]

При таком выборе коэффициента заполнения мы получим режим прерывного тока в установившемся режиме. В случае, если входное напряжение больше минимального, во время переходных процессов устройство на короткое время может переходить в режим непрерывного тока.

Индуктивность дросселя выбираем максимально возможной, но такой, чтобы получить прерывный режим. При таком выборе мы будем иметь минимально возможный для прерывного режима максимальный ток через ключ, что сделает коммутационные потери меньшими.

[Индуктивность дросселя L1, Гн] = [Максимальный коэффициент заполнения] * ([Минимальное входное напряжение, В] - [Выходное напряжение, В]) / (2.4 * [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Максимальная сила тока нагрузки, А])

Коэффициент 2.4 образуется из коэффициента 2 и 20% запаса.

[Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А] = 1.2 * [Максимальная сила тока нагрузки, А]

Режим непрерывного тока

[Максимальный коэффициент заполнения] = 0.8

Иногда в для режима непрерывного тока максимальный коэффициент заполнения не ограничивают. Но мы рекомендуем всегда делать это для повышения стабильности работы. Обязательно надо ограничивать этот коэффициент, если применяется считывающий трансформатор тока, так как его сердечнику нужно время для гарантированного размагничивания.

Для режима непрерывного тока мы можем выбрать желаемую максимальную амплитуду пульсации тока через дроссель, тогда

[Индуктивность дросселя L1, Гн] = [Максимальный коэффициент заполнения] * ([Максимальное входное напряжение, В] - [Выходное напряжение, В]) / (2 * [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А])

По полученным данным проектируем индуктор. Подробнее о расчете и проектировании индуктора.

Емкость выходного конденсатора

Выберем допустимую амплитуду пульсаций выходного напряжения

[Емкость конденсатора C8, Ф] = [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А] / (8 * [Допустимая амплитуда пульсации выходного напряжения, В] * [Частота работы контроллера D1, Гц])

(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.

Перечитал множество статей работы с 1156ЕУ3, но так и не понял, как именно задается выходное напряжение. От каких элементов оно зависит? Также буду очень благодарен, если если подскажете, как правильно рассчитать параметры понижающего преобразователя 100в на 28в 1000 Ватт. Заранее огромное спасибо. Читать ответ...