Электрические схемы бесплатно. Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)

 






Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)

Категория: Электропитание

Электропитание Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет) А.ПЕТРОВ, 212029, г.Могилев, пр.Шмидта, 32 - 17.
Двухтактные преобразователи очень критичны к несимметричному перемагничиванню магнитопровода, поэтому в мостовых схемах во избежание насыщения магнитопроводов (рис.1) и вследствие этого - возникновения сквозных токов нужно принимать специальные меры по симметрированию петли гистерезиса, или в простейшем варианте

Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

Puc.1
- вводить воздушный зазор и конденсатор последовательно с первичной обмоткой трансформатора.
Совместное решение задач повышения надежности полупроводниковых ключей и улучшения электромагнитной совместимости, способствующее снижению массогабаритных показателей, может быть при организации в преобразователях естественных электромагнитных процессов, при которых переключение ключей происходит при токах, равных или близких к нулю. При этом спектр тока затухает быстрее и мощность радиопомех существенно ослабляется, что упрощает фильтрацию как входного, так и выходного напряжения [6].
Остановимся на наиболее простом полумостовом автогенераторном нерегулируемом инверторе с коммутирующим насыщающимся трансформатором (рис.2). К его достоинствам следует отнести отсутствие постоянной составляющей тока в первичной обмотке трансформатора питания благодаря емкостному делителю.


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

Puc.2
Полумостовая схема обеспечивает преобразование мощности 0,25...0,5 кВт в одной ячейке. Напряжения на закрытых транзисторах не превышают напряжение питания. Инвертор имеет два контура ПОС:
- один - по току (пропорционально-токовое управление);
- второй - по напряжению.
Применение пропорционально-токового менеджмента транзисторных ключей позволяет к моменту выключения автоматически вывести транзистор из насыщения, уменьшить час рассасывания и снизить ущерб мощности в цепях менеджмента.
Цепь ОС по напряжению дает вероятность реализовать автоматически изменяемую задержку момента открывания очередного транзистора и симметрирование режима перемагничивания магнитопровода силового трансформатора. После выхода из насыщенного состояния ранее открытого транзистора его коллекторное напряжение в процессе перезаряда емкости коллекторного р-п перехода Ск нарастает сравнительно медленно. При этом на обмотках Т1 и Т2 сохраняются первоначальные полярности напряжений, и ранее затворенный транзистор продолжает оставаться в закрытом состоянии (рис.3).


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

Puc.3
Увеличение тока намагничивания силового трансформатора приводит к автоматическому ускорению процесса перезаряда Ск, уменьшению длительности временной паузы tп между моментами открывания и закрывания мощных транзисторов и автоматической компенсации несимметрии схемы.
Роль элементов резонансного колебательного контура выполняют индуктивность рассеяния обмоток Т1 и индуктивность обмотки I трансформатора Т2 сообща с емкостями С1 ...С3. Так как в индуктивность резонансного контура входит индуктивность вторичной обмотки для обеспечения уверенной работы резонансного контура, его нужно отделить от емкости нагрузки (фильтра) дросселем L1:
L1>10Lp
где Lp - эквивалентная индуктивность контура.
Соответствующим выбором резонансной частоты контура fрез=fп можно обеспечить бестоковую коммутацию мощных транзисторов.
Поскольку в контуре возникают перенапряжения от +1,5Е до -0,5Е, параллельно транзисторам включены возвратные диоды VD1 и VD2. На интервале закрытого состояния ключей энергия, накопленная в контуре, через возвратные диоды передается в нагрузку и частично возвращается в источник питания.
Схема запуска выполнена на однопереходном транзисторе VT3. После пуска преобразователя, благодаря наличию диода VD3, схема запуска отключается, т.к. постоянная времени R3C5 существенно больше периода преобразования.
В тиристорных преобразователях на резонансный контур возложена основная проблема обеспечения естественной коммутации тиристоров.
Наибольшее применение резонансные контуры (последовательные, последовательно-параллельные, параллельные) находят при ЧИМ-регулировании. Причем с параллельным контуром диапазон регулирования в 1,5...2 раза больше, чем с последовательным. Однако необходимость почти идеального источника тока сдерживает их применение. Последовательным же контурам свойственно естественное ограничение тока, что позволяет довольно просто включать их на общую нагрузку. Выключение транзисторов происходит с минимальными потерями, обусловленными током намагничивания трансформатора, т.е. на холостом ходу.
В двухтактных инверторах при действии симметричных импульсов напряжения магнитопровод не насыщается при выполнении известного соотношения:


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

(1)
где tи - длительность импульса, мкс
При этом рост тока i за час tи близок к линейному.
Подставив в выражение (53) dВ=2Вm и tи=0,5Т=0,5*10<6>/f, получаем выражение для числа витков первичной обмотки


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

(2)
где Uвх=Е/2 - для полумостовой схемы;
Uвх=Е - для мостовой. Амплитудное важность тока коллектора


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

(3)
Эффективный ток первичной обмотки


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

(4)
Диаметр провода рассчитывают по формуле. Число витков первичной обмотки коммутирующего трансформатора рассчитывают по формуле (2), подставив вместо Вm важность Bs.
Пример расчета (схема рис.2).
U~=220 В
Uн=60 В
Iн=4 А
f=30 кГц
Номинальное напряжение питания
E=1,41U~=1,41*220=310 (В).
Габаритная мощность трансформатора
Ргаб=Uн*Iн=60*4=240 (Вт).
Входное напряжение трансформатора преобразователя
Uвх=Е/2=155 (В).
Коэффициент трансформации
K=Uн/Uвх=60/155=0,39.
Амплитуда тока коллектора в соответствии с (3)
Iкm=2Рн/nUвх=1 (А).
Ток базы с учетом h21э=10:Iб=Iкm/h21э=0,1 (А).
Ток базы с учетом коэффициента насыщения Кнас=2: .
Iбнас=2Iб=0,2 (А).
Мощность менеджмента транзисторами
Uбэнас*Iбнас=1,5*0,2=0,3 (Вт).
Плотность тока принимаем 5 А/мм2.
Типоразмер сердечника:


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ

(5)
Такую мощность можно получить на кольце К32х20х6, однако с поставленной задачей уменьшения числа витков выбираем кольцо К40х25х11 М2000НМ. Число витков первичной обмотки по формуле (2)


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Число витков вторичной обмотки
п2=Кn1=0,39*78=32 (вит.).
п2 рассчитано без учета потерь на активных элементах - выпрямительных диодах мостов и транзисторах.
Принимаем число витков связи с коммутирующим трансформатором равным 2.
Напряжение на первичной обмотке коммутирующего трансформатора
U=155*2/78=4 В.
Для коммутирующего трансформатора выбираем сердечник К 10х6х4,5 с габаритной мощностью
Ргаб =fjSьмSodBKм*102=30*103*6*0,025*0,2*10-2=1,3 (Вт), что превышает необходимую мощность менеджмента транзисторами.
Число витков первичной обмотки по формуле (2),


Схема Двухтактные преобразователи (упрощенный расчет)
ЧТОБЫ УВЕЛИЧИТЬ (УМЕНЬШИТЬ) СХЕМУ, НАЖМИТЕ НА КАРТИНКУ


Коэффициент трансформации К=Uбэ/Uвх=1,5/4=0,4.
Число витков базовой обмотки
n=UвxK=10*0,4=4 (вит.).
Для ПОС по току принимаем один виток связи.
Литература
1. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986 г.
2. Источники вторичного электропитания/ Под ред. Ю.И.Конева. - М.: Радио и связь, 1990 г.
Радиолюбитель 7/96






Похожие схемы:

Упрощенный вариант усилителя мощности класса В.
Упрощенный вариант усилителя мощности класса В.
AUDIO техника Упрощенный вариант усилителя мощности класса В. Он имеет следующие основные технические характеристики: Номинальная выходная мощность . . . . . . . 15 Вт Коэффициент гармоник .......... 0,03% Полоса рабочих частот .......... 20 ... 80 000 Гц Отношение сигнал-шум . . . . . . . . . . 90 дБ Напряжение питания ........... ±17 В Ток покоя .............. 0 мА Принципиальная схема усилителя приведена на рис.1. Он состоит из предварительного усилителя (DA1, VT1-VT4),


Упрощенный вариант схемы усилителя мощности на комплементарных транз
Упрощенный вариант схемы усилителя мощности на комплементарных транз
AUDIO техника Упрощенный вариант схемы усилителя мощности на комплементарных транзисторах Он имеет следующие основные технические характеристики (см. также табл. 4): Номинальная выходная мощность ....... 70 Вт Коэффициент гармоник .......... 0,05% Полоса рабочих частот . . . . . . . . . . 20... 80 000 Гц Отношение сигнал-шум . . . . . . . . . . 87 дБ Напряжение питания ........... ±40 В Ток покоя .............. 100 мА Усилитель работает в режиме АВ и выполнен с использованием


УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ П-КОНТУРА
УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ П-КОНТУРА
Узлы радиолюбительской техники УПРОЩЕННЫЙ РАСЧЕТ П-КОНТУРА Инж. Л. ЧЕРНОВ (UA3SR), г. Рязань Ниже описывается метод расчета элементов схемы П-контура, который коротковолновики часто применяют в оконечных каскадах радиопередатчиков (см. рисунок). Оконечный каскад радиопередатчика Штриховыми линиями обозначены паразитные емкости С01 и С02, а также сопротивление нагрузки контура Ra (входное сопротивление антенно-фидерной системы). При расчете емкости Cа и С01, СА и С02 объединим, обозначив:


Преобразователь полярности напряжения
Преобразователь полярности напряжения
Большинство современных устройств выполнены с использованием микросхем. Причем устройство может содержать как цифровые, так и аналоговые ИМС, например, операционные усилители, для питания которых требуется двухполярный источник напряжения. При использовании устройства в стационарных условиях проблем, как правило, не возникает в связи с тем, что к массе устройства и выбору схемотехнического решения источника питания жестких требований не предъявляется. В полевых условиях для питания обычно применяют батареи или аккумуляторы, цена(у) и вес


Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией
Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией
Электропитание Преобразователь напряжения с ШИ стабилизацией Н. ВОТИНЦЕВ, г. Минеральные Воды На рис. 1 показана схема преобразователя с широтно-импульсной стабилизацией, который может быть применен в портативных магнитофонах и иной подобной аппаратуре, работающей от батарей. В частности, преобразователь способен сохранять нормальную работоспособность магнитофона "Весна-202" при уменьшении напряжения батареи до 3 В. Принцип стабилизации, использованный в преобразователе напряжения, описан в книге Александрова


Преобразователь напряжения для питания от гальванического элемента э
Преобразователь напряжения для питания от гальванического элемента э
Преобразователи напряжения в основном собирают по схеме с обратной связью по напряжению (схема Роэра). Но при питании от низковольтного источника тока данную схему нецелесообразно использовать ввиду плохих условий самовозбуждения и низкого КПД. В этом случае лучше применять преобразователь напряжения по схеме, изображенной на рис.1.   Налаживание. Без нагрузки преобразователь не работает, поэтому нужно подключить к выходу преобразователя резистор сопротивлением 1...3 кОм. При соблюдении начала и конца обмоток





Оставить комментарий