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

Как сконструировать повышающий 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+)

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения. Схемы. Расчет - Шаг 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Расчет конденсаторов фильтра (C8, C9) совершенно аналогичен расчету для понижающего преобразователя.

Силовой транзистор

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

[Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, В] = [Напряжение насыщения диода VD2, В] + [Выходное напряжение, В]

Защита по току

Защита по току в варианте с токовым трансформатором, устроена и рассчитывается точно также, как в понижающем преобразователе.

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

Напряжение срабатывания защиты в этом случае равно напряжению на ноге 9, при котором контроллер выключает силовой ключ. Обычно это напряжение равно 1 В.

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

Демпферы

Демпфирующие элементы также считаем по формулам для понижающего преобразователя, за исключением:

[Мощность резистора R12, Вт] = [Емкость конденсатора C10, Ф] * [Выходное напряжение, В] ^ 2 * [Частота работы контроллера D1, Гц]

В формуле максимальное входное напряжение поменялось на выходное.

Силовой диод

[Обратное напряжение диода VD2, В] = [Максимальное входное 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] * [Выходное напряжение, 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 база - эмиттер VT5, 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.

[Частота выходного полюса (макс. нагрузка), Гц] = [Максимальный ток нагрузки, А] / (2 * ПИ * ([Емкость конденсатора C8, Ф] + [Емкость конденсатора C9, Ф]) * [Выходное напряжение, В])

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

Напряжение для сравнения подается на вывод 7 применяемой микросхемы. Его размах в такой схеме включения для этой микросхемы и большинства аналогичных около 3 В.

В дальнейших расчетах мы будем в качестве усиления при разомкнутом контуре обратной связи на частоте выходного полюса (макс. нагрузка) использовать полученную верхнюю оценку этой величины.

[Усиление при разомкнутом контуре обратной связи на частоте выходного полюса (макс. нагрузка), дб] = 20 * log10([Усиление при разомкнутом контуре обратной связи])

[Частота выходного полюса (мин. нагрузка), Гц] = [Минимальный ток нагрузки, А] / (2 * ПИ * ([Емкость конденсатора C8, Ф] + [Емкость конденсатора C9, Ф]) * [Выходное напряжение, В])

[Частота единичного усиления, Гц] = [Частота работы контроллера D1, Гц] / 5

[Усиление контура обратной связи на частоте единичного усиления, дб] = 20 * log10([Частота единичного усиления, Гц] / [Частота выходного полюса (макс. нагрузка), Гц]) - [Усиление при разомкнутом контуре обратной связи на частоте выходного полюса (макс. нагрузка), дб]

[Усиление контура обратной связи на частоте единичного усиления] = 10 ^ ([Усиление контура обратной связи на частоте единичного усиления, дб] / 20)

[Емкость конденсатора C2, Ф] = 1 / (2 * ПИ * [Частота единичного усиления, Гц] * [Сопротивление резистора R9, Ом] * [Усиление контура обратной связи на частоте единичного усиления])

[Сопротивление резистора R2, Ом] = [Сопротивление резистора R9, Ом] * [Усиление контура обратной связи на частоте единичного усиления]

[Емкость конденсатора C3, Ф] = 1 / (2 * ПИ * [Сопротивление резистора R2, Ом] * [Частота выходного полюса (мин. нагрузка), Гц])

В формулах фигурирует минимальный ток нагрузки. Это не значит, что устройство не будет работать при меньшем токе, но качество выходного напряжения (стабильность, уровень пульсаций, время установления) будет хуже.

(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.