Розрахунок енерговитрат силового блоку
Основні витрати енергії у вузлах силового блоку зв'язані з процесами, що відбуваються при переключенні. Тому необхідно визначити параметри, що характеризують швидкодію елементів, і, насамперед, силового транзистора. Їхній розрахунок проведемо на основі методики, викладеної в [7]. Час включення і виключення транзистора визначаються як швидкодією самого транзистора, так і тривалістю фронтів управляючого сигналу:
де tвкл , tвик – тривалість часу включення і виключення транзистора; tФ – тривалість фронтів управляючого сигналу. Управляючим сигналом для транзистора VT рис. 3.2 і VT2 рис. 3.1 є сигнал, що надходить з системи управління. В свою чергу, сигнал з виходу транзистора VT2 є керуючим сигналом для транзистора VT1 (рис. 3.1). Тому розрахунок можна робити після визначення характеристик швидкодії схеми управління (розділ 4). Часи включення і виключення, які обумовлені властивостями самого транзистора, знаходять за формулою:
де Кн – коефіцієнт насичення транзистора (розділ 3.2);
де fгр ОЕ – гранична частота транзистора в схемі з ОЕ. Якщо в довіднику приводиться гранична частота транзистора в схемі з ОБ (fгр ОБ), то
Втрати потужності на транзисторі визначаються втратами в режимі насичення та динамічними (що виникають під час переключень):
Розрахунок складових потужності різний для стабілізаторів понижуючого і підвищувального типів: v стабілізатора, що знижує:
v стабілізатора, що підвищує:
Необхідно відзначити, що при використанні складеного транзистора (рис. 3.1),
Обраний транзистор повинний бути здатним розсіяти потужність, що визначається співвідношенням:
Часи переключення діода (час відновлення зворотного опору) звичайно береться з довідників [6]. В табл. 3.1 приведені значення параметрів деяких діодів, які можуть бути застосовувані в імпульсних ланцюгах.
* – параметри необхідно уточнити в залежності з модифікацією приладу [6].
Потужність, що розсіюється на діоді:
Отримана величина також повинна бути менше припустимої для обраного діода. Потужність розсіяння в дроселі: PL = I2н мак r. 4. СХЕМА УПРАВЛІННЯ Загальні положення
Пристрій управління повинен забезпечити надійне відкриття/закриття транзисторного ключа імпульсами, що надходять з частотою, яка задана технічним завданням. Нижче описана система управління з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), що одержала найбільше поширення. Структурна схема блоку управління зображена на рис. 4.1.
Рис. 4.1.
На вхід диференціального підсилювача неузгодженості (похибки) за допомогою дільника R1 R2 R3 подається частина вихідної напруги стабілізатора. Воно порівнюється зі стабільною напругою (Uоп) джерела опорної напруги (ДОН). Посилена різниця напруги подається на один із входів компаратора (Com). Його другий вхід приєднаний до генератора, напруга якого лінійно змінюється (ГЛЗН). Компаратор переключається, коли один з його вхідних сигналів стає більше іншого. Полярність вихідних імпульсів компаратора визначається полярністю імпульсів, що відкривають регулюючий транзистор силової частини, та наявністю (відсутністю) вихідного імпульсного підсилювача в блоці управління. Останній вводиться в блок, якщо в базу силового транзистора необхідно подати струм більший, ніж той, котрий можуть дати елементи, що використані в компараторі. Звичайно він будується на основі ще одного додаткового транзисторного ключа, якій можна розглядати як елемент силової частини, що показано на рис. 3.2 – транзисторний ключ VT2. Всі активні елементи блоку управління, або їхня частина, можна сформувати на основі інтегральних мікросхем. Їхній розрахунок залежить від обраної схемотехники, приклади якої можна знайти в [1, 4, 7, 10, 11]. Наприклад, вхідний диференціальний підсилювач можна побудувати на основі інтегрального операційного підсилювача (ОП). Схеми ГЛЗН можна взяти з [7], причому його тип (пилкоподібний або трикутний) може бути обраний довільно, а краще – відповідно до варіанта, який був розрахований при виконання контрольної роботи №2. При побудові компаратора може бути використана або спеціалізована ІМС компаратора [12], або він може бути розроблений на основі інтегрального підсилювача [10, 11, 13]. Деякі з зазначених варіантів побудови вузлів будуть описані далі.Однак, використовувати ІМС К142ЕП1 в заданому варіанті стабілізатора не допускається, тому що використання її в нових розробкахзаборонено [14]! Можна розробити стабілізатор на спеціалізованій мікросхемі [12], але як додатковий варіант його виконання. Нагадуємо, що згідно ТЗ живлення всіх елементів необхідно організувати від одного з наявних у стабілізаторі напруги (вхідного або вихідного).
Вимоги до основних параметрів складових частин блоку управління можна визначити за формулою, що визначає залежність коефіцієнта передачі блоку управління Кшім і коефіцієнта розподілу дільника вихідної напруги Кд, коефіцієнта підсилення підсилювача неузгодженості Кп й амплітуди сигналу генератора Uамп:
Коефіцієнт передачі блоку управління стабілізатора залежить від заданого коефіцієнта стабілізації Кст:
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|