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]

[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...