Розрахунок силової частини імпульсних перетворювачів постійної напруги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Розрахунок силової частини імпульсних перетворювачів постійної напруги

Таблиця даних для понижуючого ППН

1. Визначення вхідної напруги та коефіцієнтів заповнення імпульсів

Для П1 номінальну вхідну напругу не вказано, тому слід використати формулу для обчислення мінімальної бажаної вхідної напруги.

Якщо вхідна напруга не задана, то потрібно задатися максимальним коефіцієнтом заповнення та знайти мінімальну бажану вхідну напругу:

- для П1 ;

Мінімальна бажана вхідна напруга визначається лише у разі відсутності номінальної вхідної напруги серед вхідних даних:

- для П1

;

де попередньо прийняте В-пряме спадання напруги на комутуючому діоді ; В-напруга насичення «вток-сток» регулюючого транзистора ; - постійна складова напруги на дроселі (спадання напруги на його активному опорі).

Номінальна бажана вхідна напруга (у випадку відсутності серед вхідних даних):

Максимальна вхідна напруга:

В;

Мінімальне, номінальне та максимальне значення коефіцієнтів заповнення імпульсів:

;

;

;

Для П1-П3 повинна дотримуватися умова (умова дотримується)

2. Визначення індуктивності дроселя і ємності фільтруючого конденсатора

Маса та габарити перетворювача повинні бути за заданих параметрів напруги та струму якомога меншими. Габарити індуктивності та ємності прямо залежать від їх номіналу, тому необхідно обирати індуктивність та ємність мінімального номіналу, який задовольняє вимоги до якості вихідної напруги та струму.

Мінімальна індуктивність дроселя (котушки індуктивності), при якій струм залишається безупинним при мінімальному струмі навантаження, повинна задовольняти нерівностям:

Гн;

Номінальна індуктивність дроселя:

Гн;

де - розмах пульсацій струму в дроселі фільтра.

Приймаємо . Отримане значення індуктивності повинно бути більше мінімальної межі . Якщо ця нерівність не виконується, приймаємо .

Ємність конденсатора фільтра:

Ф;

3. Струми реактивних елементів

Амплітудне та діюче значення струмів, що протікають крізь фільтруючий конденсатор для схеми П1 обчислюються за формулами:

А;

А.

Мінімальні (), максимальні () та середні () значення струму дроселя, а також розмах пульсацій струму ():

А;

А;

А; А;

4. Амплітуда викиду вихідної напруги (максимально можливе значення без компенсації регулюванням та обліку втрат)

Викид вихідної напруги відбувається при різкому зменшенні струму навантаження від до . Енергія, що накопичена в дроселі при проходженні більшого струму, при зменшенні навантаження віддається до фільтруючої ємності, котра заряджається при цьому до більшої напруги.

В;

5. Вибір регулюючого транзистора

Умови для вибору транзистора наступні:

 (рекомендується для більшості транзисторів)

Бажано також забезпечити розсіювання на транзисторі у відкритому стані не більше 1 Вт енергії, тому опір R_ЗСнас має задовольняти умові:

.

Відповідно до цього вибираємо в якості наступні транзистори:

(В; А;  мОм) транзистор ATP216-G-PSDA фірми SANYO Semiconductors, n-канальний з параметрами В; А (імпульсний струм до 105 А);  мОм;  В;  В; C_GD = 110 пФ; C_GS = 2700 пФ; C_DS = 150 пФ;  нс;  нс;  нс; нс; Q_g=30 нКл; Q_gs=5,9 нКл; Q_gd=7,9 нКл; Вт; ⁰С);

6. Вибір комутуючого діода

Умови для вибору діода:

; ; ; .

Для П1 оберемо діод Шотткі типу MBR40250 фірми On Semiconductor із параметрами В; А (одиничний імпульс); А; В; нс; С.

7. Потужність, необхідна для відкриття силового транзистора, та струм затвору силового транзистора

Для того, щоб повністю відкрити силовий МОП-транзистор, необхідно зарядити його вхідну ємність C_GS до напруги , яка в більшості транзисторів складає 10-12В.

Розрахуємо необхідну потужність для обраних транзисторів:

Вт;

Струм затвору, необхідний для відкриття транзистора, визначається за формулою:

А;

Приведемо ці значення до стандартних, які забезпечують інтегральні мікросхеми драйверів. Струми заряду та розряду МОП-транзисторів, що забезпечуються найбільш поширеними мікросхемами фірм International Rectifier та On Semiconductor наведено в таблиці 1:

Отже, для П1: А; (IR2184);

Визначимо час відкриття транзисторів за обраних струмів:

нс;

8. Втрати потужності на регулюючому транзисторі

Втрати потужності на регулюючому транзисторі складаються в основному з втрат потужності в режимі насичення (статичні втрати) та при вмиканні-вимиканні транзистора (динамічні втрати):

Вт;

Вт;

Вт;

Потужність втрат повинна бути менше за потужність, яку здатен розсіяти транзистор, (1,95<40Вт-задовільняє)

9. Втрати потужності на комутуючому діоді

Вт;

10. Максимальна потужність, що розсіюється без радіатора

імпульс фільтруючий конденсатор дросель

Максимальна потужність, що розсіюється без радіатора у загальному вигляді

,

де - максимальна температура середовища, звичайно С; - тепловий опір перехід-середовище (повітря). Якщо дотримуються умови

і (або) , то напівпровідниковий прилад може працювати без радіатора.

Вт;

Умова виконується, може працювати без радіаторів.

Размещено на Allbest.ru