Автономные инверторы тока и напряжения, страница 3

     Схема сброса реализована на базе микросхемы К561ЛЕ5. С помощью комбинационных логических схем организовано распределение во времени сигналов управления силовыми ключами схемы.

     В качестве логических элементов используются следующие микросхемы:

DD1- счетчик К561ИЕ11

DD2 – К561ЛЕ5

DD3 – 7404РС

DD4 – К561ЛА7

DD5- DD7 – SN74H51J

DD8 – 74F20D

DD9- DD11 – К561ЛН1

На рисунке 2.7 приведены временные диаграммы распределителя импульсов.

Рисунок 2.7  - Временные диаграммы распределителя импульсов

Расчет выходного формирователя

     Выходной формирователь системы управления автономным инвертором тока выполнен по схеме ждущего блокинг-генератора.

Блокинг-генераторы предназначены для формирования импульсов тока или напряжения прямоугольной формы преимущественно малой длительности. По принципу построения блокинг-генератор представляет собой однокаскадный транзисторный усилитель с глубокой положительной обратной связью, осуществляемой импульсным трансформатором. Процесс формирования выходного импульса связан с отпиранием транзистора и удержанием его в состоянии насыщения цепью положительной обратной связи. Окончание формирования импульса сопровождается выходом транзистора из режима насыщения или по входной цепи (то есть базовой цепи при включении транзистора по схеме с общим эмиттером) вследствие уменьшения тока базы, или по выходной (коллекторной) цепи из-за увеличения тока коллектора.

     Схема блокинг-генератора приведена на рисунке 2.7

     Для расчета выходного каскада используется методика, приведенная в [3].

Исходные данные для расчета:

       - напряжение питания   U_п = 15 В

       - ток выходной обмотки, равный требуемому   току спрямления тиристора    I_у = I_спр = 0,1 А

       -  напряжение спрямления тиристора  U_спр = 5 В

       - частота следования выходных импульсов   f = 100 Гц

       - длительность управляющих импульсов   t_у = 50 мкс

   Зададимся ЭДС управляющей обмотки из условия

                                           В                                    (2.21)

где U_спр – напряжение спрямления тиристора

     Определяем коэффициент трансформации нагрузочной обмотки:

                                                                                     (2.22)   

где U_кэн – падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения

  В

Принимаем   В.

U_дб – падение напряжения на открытом диоде

  В

Таким образом

     Определяем ток нагрузки блокинг-генератора, приведенный к коллекторной обмотке

                                                          А                                               (2.23)

где I_у – ток выходной обмотки

  А

     Максимальный ток коллектора транзистора к моменту окончания импульса определяется по формуле:

                                                    А                                        (2.24) 

где I_{µ max} – максимальное значение тока намагничивания трансформатора к моменту окончания импульса;

I_б^/  -  ток базы, приведенный к коллекторной обмотке.

     Поскольку величины I_{µ max} и I_б^/  в начале расчета неизвестны, для предварительного выбора транзистора по току можно принять

Принимаем

А

     Определение максимального напряжения между эмиттером и коллектором закрытого транзистора. Так как коллекторная обмотка шунтирована демпфирующим диодом

   В                                         (2.25)

  В

     По полученным значениям ,  из [17; 22] выбираем транзистор. Параметры транзистора должны удовлетворять условиям:

  Гц

Выбираем транзистор КТ630Е со следующими параметрами:

 - допустимый ток коллектора   А;

 - допустимое коллекторное напряжение  В;

 - допустимое обратное напряжение эмиттер-база  В;

 - граничная частота усиления  Гц;

 - статический коэффициент передачи тока базы ;

 - напряжение между эмиттером и базой насыщенного транзистора В;

 - типовая величина входного сопротивления в схеме с общим эмиттером в режиме малого сигнала  Ом.

     Задаемся напряжение на базовой обмотке из условий

                                       (2.26)

 В

где  - напряжение между эмиттером и базой насыщенного транзистора

Принимаем

 В

     Коэффициент трансформации базовой обмотки определяется по формуле:

                                      (2.27)

      Эквивалентное сопротивления нагрузки, приведенное к коллекторной обмотке:

                                                (2.28)    

 Ом

     Проверяем выполнение условия возникновения регенеративного процесса, которое записывается в виде

                                         (2.29)

     Для транзистора КТ630Е , поэтому приведенное неравенство выполняется с большим запасом.

     Определяем величину резистора R2 из условий

                                              (2.30)  

                                            (2.31)

где   мкА  - обратный ток коллектора транзистора КТ630Е при максимальной температуре окружающей среды К.

Принимаем  кОм.

     Конденсатор С2 выбираем из условий:

                                                (2.32)  

где   с – период следования выходных импульсов.

 Ф

                                                  (2.33)

где   с – постоянная времени транзистора.

 Ф

     Выбираем конденсатор емкостью 0,2 мкФ.

     Индуктивность коллекторной обмотки должна удовлетворять неравенству

                                      (2.34)   

  Гн

     Предварительно принимаем  Гн.

     Максимальное значение тока намагничивания в конце импульса:

                                      (2.35) 

 А

     Так как  значительно превышает ток   целесообразно увеличить индуктивность. Принимаем  Гн.

Тогда получаем:

 А