Разработка преобразователя напряжения для питания оборудования передвижной лаборатории, страница 4

Принципиальная схема силовой части преобразователя приведена на рис.3.1.

В качестве силовых ключей в схеме преобразователя используются транзисторы (VT2 и VT4).

Предварительные усилители выполнены на транзисторах VT1 и VT3.

Применение в преобразователе импульсного режима работы транзисторов обуславливает высокие скорости изменения тока коллектора через коллекторную обмотку трансформатора, имеющую индуктивность

рассеяния. Это вызывает высококачественные колебания на фронтах выходного прямоугольного напряжения с амплитудой, которая может превышать максимально допустимое напряжение для транзисторов и явится причиной их пробоя. Для защиты транзисторов от перенапряжений вводятся демпфирующие цепи (C1, R5, VD3 и C2, R6,VD4).

Для пропуска инверсных токов, параллельно переходам коллектор-эмиттер силовых транзисторов, необходимо включить обратные диоды (VD2 и VD5).

Защита силовых транзисторов от перегрузок по току и короткого замыкания осуществляется схемой управления. Для этого во входную шину включен датчик тока (RS), сигнал с которого подается на схему управления и запирает силовые транзисторы при токовой перегрузке и коротком замыкании.

Для защиты инвертора от подключения источника питания обратной полярности используется диод (VD1), включенный в обратном направлении после автомата (QF). При подаче напряжения обратной полярности диод открывается, закорачивая вход преобразователя. При этом резко возрастает ток и срабатывает автомат, отключающий преобразователь.               

4.Расчет диапазона регулирования выходного напряжения.

В регулируемых преобразователях с широтноимпульсной модуляцией выходное напряжение прямоугольной формы имеет регулируемую паузу. При регулировке длительности импульсов осуществляется стабилизация выходного напряжения по среднему значению.

Минимальное напряжение на коллекторной обмотке трансформатора,

,

где -минимальное напряжение питания, =21В;

     -напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевых            

                   транзисторов =2В.

=21-2=19В.

Коэффициент трансформации,

,

где -номинальное выходное напряжение, =220В.

.

Максимальное напряжение на коллекторной обмотке трансформатора,

,

где - максимальное напряжение питания, =28В.

Максимальное выходное напряжение,

,

=26∙11,6=302В.

Диапазон регулирования выходного напряжения,

Принимая минимальную скважность  определяется максимальная скважность,

,

=2∙1,37=2,74

5. Расчет параметров и выбор элементов силовой части преобразователя.

5.1 Расчет инвертора.

Выбор транзисторов преобразователя производится по максимально допустимому току коллектора и допустимому напряжению коллектор-эмиттер.

Ток коллектора открытого силового транзистора (VT2,VT4 рис.3.1),

где -номинальная выходная мощность, =500Вт,

-КПД трансформатора; определяется в зависимости от выходной мощности и типа магнитопровода; по графикам  =0,92.

Амплитуда напряжения приложенного к силовым транзисторам в закрытом состоянии для двухтактной схемы со средней точкой,

Найденным значениям тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер удовлетворяют транзисторы 2Т825А с параметрами:

Постоянный ток коллектора =20А;

Импульсный ток коллектора=40А;

Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при сопротивлении  при    

Напряжение насыщения коллектор- эмиттер не более 2В при токе коллектора ; не более 3В при токе коллектора  напряжение насыщения база-эмиттер не более 3В при токе коллектора ; не более 4В  при

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером при токе эмиттера  ; постоянная рассеиваемая мощность коллектора  160Вт с теплоотводом, 3Вт без теплоотвода, предельная температура корпуса , предельная температура перехода , температура окружающей среды -.

Для выравнивания коллекторных токов параллельно включенных транзисторов в каждом плече каждый транзистор включается на свою полуобмотку, а для выравнивания базовых токов база каждого транзистора подключается к системе управления через свой резистор. Уточненная принципиальная схема силовой части преобразователя приведена на рисунке 5.1.

Ток базы силовых транзисторов,