Прямоходовый импульсный преобразователь напряжения. Выбор ключа - биполярного или полевого транзистора. Ограничение, защита от перегрузок, большого тока. Демпферы, силовые диоды

Как сконструировать прямоходовый импульсный источник питания. Как выбрать мощные транзистор и диоды. Как реализовать защиту от перегрузки по току. Подавление импульсных помех, демпфирование (10+)

Прямоходовый однотактный импульсный преобразователь напряжения. Расчет. Примеры схем - Шаг 3

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Силовой транзистор

[Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] = 1.3 * [Максимальное входное напряжение, В] / [Максимальный коэффициент заполнения]

[Пиковый ток коллектора VT2, А] = 1.2 * ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] + [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * [Коэффициент трансформации]

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

[Мощность, рассеиваемая VT2 в моменты переключения, Вт] = (([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] - [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * [Время отпирания VT2, с] * [Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] / 2 + ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] + [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * [Время запирания VT2, с] * [Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] / 2) * [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Коэффициент трансформации]

Биполярный транзистор

[Мощность, рассеиваемая VT2 в открытом состоянии, Вт] = [Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] * [Напряжение насыщения коллектор - эмиттер VT2, В] * [Максимальный коэффициент заполнения] * [Коэффициент трансформации]

Полевой транзистор

[Мощность, рассеиваемая VT2 в открытом состоянии, Вт] = (([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] - [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * ^ 2 + ([Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] - [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А]) * [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А] / 2 + [Максимальная амплитуда пульсации тока через дроссель L1, А] ^ 2 / 3) * [Сопротивление канала VT2 в открытом состоянии, Ом] * [Максимальный коэффициент заполнения] * [Коэффициент трансформации] ^ 2

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]) * [Коэффициент трансформации]

[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]) / [Коэффициент трансформации] / 1.2

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

Демпферы

Вообще говоря 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, VD13, VD8, VD3, VD4, VD5. О том, как рассчитать демпфирующую цепочку, будет отдельная статья. Подпишитесь на новости, чтобы получить информацию о ее выходе. Здесь я лишь скажу, что обычно при проектировании печатной платы мы обычно для каждого такого элемента предусматриваем места для установки резистора и конденсатора демпфера. Уже после сборки подбираем и устанавливаем эти элементы.

Силовые диоды

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

[Обратное напряжение диода VD13, В] = ([Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] - [Максимальное входное напряжение, В]) * [Коэффициент трансформации]

[Максимальная средняя сила тока через диод VD2, А] = [Максимальная сила тока нагрузки, А] * (1 - [Максимальный коэффициент заполнения])

[Максимальная средняя сила тока через диод VD13, А] = [Максимальная сила тока нагрузки, А] * [Максимальный коэффициент заполнения]

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] / 2

[Мощность диода VD13, Вт] = [Максимальная средняя сила тока через диод VD13, А] * [Напряжение насыщения диода VD13, 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 VD13, с] * [Обратное напряжение диода VD13, В] / 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

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

[Усиление при разомкнутом контуре обратной связи на частоте резонанса] ≤ 2 * ПИ * ([Максимальное входное напряжение, В] * [Коэффициент трансформации] - [Выходное напряжение, В]) / ([Размах напряжения для сравнения, В] * sqrt(([Емкость конденсатора C8, Ф] + [Емкость конденсатора C9, Ф]) * [Индуктивность дросселя L1, Гн]) * [Частота работы контроллера D1, Гц])

В формуле появился коэффициент трансформации.

В остальном расчет аналогичен расчету для понижающего преобразователя.

(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. [2] сообщений.

Уважаемый Автор, спасибо за очень интересные, подробные и написанные простым понятным языком статьи по импульсным преобразователям. Многое в голове разложилось по полочкам, тем не менее остались некоторые вопросы. (1) Все схемы в Ваших конструкциях основаны на ШИМ преобразователе с постоянной частотой следования импульсов. Чем такой подход выгоднее релейного регулирова Читать ответ...

Еще статьи

Импульсный источник питания. Своими руками. Самодельный. Сделать. Лабо...
Схема импульсного блока питания. Расчет на разные напряжения и токи....

Плавная регулировка, изменение яркости свечения светодиодов. Регулятор...
Плавное управление яркостью свечения светодиодов. Схема устройства с питанием ка...

Силовой резонансный фильтр для получения синусоиды от инвертора...
Для получения синусоиды от инвертора нами был применен самодельный силовой резон...

Микроконтроллеры. Области применения. Преимущества. Особенности. Новые...
Для чего применяют микро-контроллеры? В чем преимущества использования? ...

Магнитный усилитель - схема, принцип действия, особенности работы, уст...
Как устроен и работает магнитный усилитель. Схема. ...

Мостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, исто...
Как работает мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание прин...

Повышающий импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Ко...
Как сконструировать повышающий импульсный преобразователь. Как выбрать частоту р...

Преобразователь однофазного напряжения в трехфазное. Принцип действия,...
Принцип действия, сборка и наладка преобразователя однофазного напряжения в трех...