Разработка преобразователя напряжения для питания оборудования передвижной лаборатории, страница 3

Преобразователь напряжения можно выполнить по схеме автогенератора и по схеме с независимым возбуждением. В преобразователях, построенных по схеме автогенератора, наблюдается сильная зависимость частоты преобразования от изменения питающего напряжения и нагрузки, поэтому преобразователь должен быть выполнен по схеме с независимым возбуждением.

Управляет работой силовых ключей система управления, которую целесообразно выполнить на микросхемах. Выходной ток таких схем управления недостаточен для управления мощными силовыми транзисторами, поэтому в схеме регулируемого преобразователя необходимо установить предварительные усилители. Система управления должна контролировать наличие входного и выходного напряжений, состояния перегрузки инвертора и разряженное состояние аккумуляторных батарей. Для отображения этих информаций используется система сигнализации.

В процессе работы преобразователь может питаться от аккумуляторной батареи, нестабильность напряжения которой составляет   30%. Поэтому в источник питания системы управления необходимо установить стабилизатор напряжения.

В процессе работы силовых ключей в регулируемом преобразователе неизбежно появляются помехи. Для их подавления преобразователь должен иметь на входе и выходе фильтры.

Структурная схема регулируемого преобразователя напряжения приведена на (рис.2.2).

3. Разработка принципиальной схемы силовой части преобразователя.

Принципиальная схема синтезируется по структурной схеме устройства на основе анализа требований технического задания, а также требований, предъявляемых разработчиком к каждому функциональному элементу. Эти требования устанавливаются, согласно нормативно-техническими документами (ГОСТ, ОСТ, ТУ и др.), по результатам экспериментов и испытаний, общими конструкторскими нормами и правилами, с целью ограничения, типизации и унификации изделия.

Разработка принципиальной схемы функционального элемента заключается в выборе одной из известных схем, наиболее полно удовлетворяющей совокупности технико-экономических требований при максимальной ее простоте и надежности.

Разработка принципиальной схемы силовой части преобразователя начинается с выбора регулирующего элемента инвертора. В качестве регулирующих элементов можно использовать тиристоры или транзисторы. Транзисторные преобразователи выполняются преимущественно на сравнительно небольшую мощность (до нескольких кВ·А). Преобразователи на большие мощности (десятки кВ·А), работающие от сети постоянного тока с повышенным напряжением, выполняют на тиристорах. Однако применение тиристоров требует дополнительного узла коммутации. Исходя из выше сказанного, в качестве ключей выбираем транзисторы.

Транзисторы в преобразователях могут включаться по схемам с общим эмиттером, общим коллектором или общей базой. Наибольшее применение находят схемы с общим эмиттером, так как в них реализуется максимальное усиление транзисторов по мощности, что требует меньшие мощности управления.

Преобразователь можно построить по однотактной или двухтактной схемам. В однотактной схеме велика габаритная мощность трансформатора и есть подмагничивание сердечника. Поэтому такие схемы используются при мощности на выходе до нескольких десятков ватт. Так как в разрабатываемом преобразователе выходная мощность равна 500 Вт, целесообразно использовать двухтактную схему преобразователя.

Двухтактный преобразователь можно построить по трем схемам: мостовой,  полумостовой и со средней точкой. В мостовой схеме два транзистора включены последовательно, поэтому при низком входном напряжении получаются большие потери. Желательно применить такую схему, где всегда работает только один транзистор, то есть полумостовую или схему со средней точкой. В схеме со средней точкой повышенное в два раза рабочее напряжение на ключах и ниже коэффициент использования трансформатора по мощности по сравнению с другими схемами преобразователей. В полумостовой схеме на транзисторы подается половина входного напряжения. Поэтому через транзисторы и трансформатор приходится пропускать двойной ток. Это приводит к увеличению потерь на транзисторах и в трансформаторе. Всвязи с этим предпочтение следует отдать со средней точкой.