Проектирование вторичных источников питания. Разработка принципиальной схемы ВИП

базу транзистора VT поступают импульсы управления с регулируемым коэффициентом скважности g. Диод VD имеет обратное включение. Ненасыщающийся трансформатор выполняет функцию индуктивного накопителя энергии, когда транзистор VT находится в режиме насыщения (0<w<t). Во время паузы t накопленная энергия через вторичную обмотку трансформатора W подается в нагрузку и подзаряжает конденсатор С. В интервале t диод VD закрыт и конденсатор С частично разряжается на нагрузку. Временные диаграммы представлены на рис.3

рис.2

рис.3

6.Расчет и выбор элементов ВИП

6.1Выбор транзистора VT1

Транзистор выбирается по величине тока коллектора I.

Из справочника выбираем транзистор ТК 135-16, который имеет следующие характеристики:

6.2Выбор диода VD5

Через диод протекает ток, равный току нагрузки

Напряжение на диоде

Из справочника выбираем диод 2Д201А с параметрами

6.3Выбор трансформатора

Выбираем сердечник  ER, трансформатор ETD34 (рис.)

Выбираем из справочника

Размеры трансформатора:

А=1.08см

G=2.63см

В=3.42см

В-G=3.42-2.63=0.79см

Е=G-0.79=3.46-0.79=2.67см=26.7мм  (см. рис)

Е=Е-0.2=26.7-0.2=26.5мм

Провода:

Число витков в первичной обмотке , сечение , диаметр провода без изоляции d=0.59мм, диаметр провода с изоляцией d=0.64мм.

Тогда число витков в одном слое:

Число слоев:

Средний диаметр первичной обмотки

Число витков во вторичной обмотке , сечение , диаметр провода без изоляции , диаметр провода с изоляцией .

Число витков в одном слое

Число слоев

Средний диаметр вторичной обмотки

рис.

6.4Расчет емкости С7

Индуктивность первичной обмотки

Колебание тока I

Тогда индуктивность первичной обмотки

Выбираем тип конденсатора К50-3Б с параметрами

Номинальная емкость: С=10мкФ.

7.Расчет входного фильтра

При работе ППТ входной ток носит импульсный характер, т. к.  включает в себя постоянный ток и высшие гармоники. Высшие гармоники создают падение напряжения, которые могут служить помехами, и поэтому в схему включается входной фильтр (рис.), который не пропускает высшие гармоники.

рис.

Выбираем конденсатор электролитический К50-24 с характеристиками

Из справочника выбираем  дроссель ДМ-1,2-6В с параметрами

L=6мкГн

8.Защита ВИП от сверхтоков

Ввиду чувствительности полупроводниковых приборов к перегрузкам, применяют различные системы защиты для обеспечения надежной работы преобразователей. Для защиты от коротких замыканий на стороне постоянного тока будем использавать короткозамыкатель. Схема защиты представлена на рис..

рис.

При достижении током нагрузки значения выше допустимого  напряжение на Rш становится больше, чем ∆U_VD и транзистор VT открывается, что приводит к открытию тиристора VS и отключению ВИП от источника питания с помощью автоматического выключатель F.

Рассчитаем номинальный ток нагрузки:

I=

Рассчет сопротивления шунта:

Выбираем диод 2Д201Б :

Выбираем транзистор КТ808А c параметрами

R=20 Ом

Выбираем тиристор  КУ201Д,Е :

Выбираем автоматический выключатель А-63

I=63A

Ток уставки 0.63A

U=200

9.Схема управления

В качестве схемы управления используем микросхему К1114ЕУ3. Микросхема представляет собой схему управления импульсными источниками питания на коммутируемые мощности 8…10Вт. ИС выполняет следующие функции: формирование опорного напряжения, усиление сигнала рассогласования, формирование пилообразного напряжения, широтно-импульсую модуляцию, формирование двухтактного и однотактного выхода, защиту от сквозных токов, усиление сигнала датчика тока или напряжения, обеспечение « запуска». Корпус типа 4112.16-15.01, масса не более 1.4 г. Корпус К1114ЕУ3.

9.1Функциональная схема

Функциональная схема К1114ЕУ3

1-генератор пилообразного напряжения;

2-компаратор паузы;

3-компаратор ШИМ;

4,7-ОУ;

5,6…11-логические элементы;

6-триггер-расширитель;

12-ИОН;

G-источник смещения компаратора.

Назначение выводов:

1-опорное напряжение;

2,5-инвертирующие входы;

3,4-неинвертирующие входы;

6- частотная коррекция;

7-регулировка паузы;

8-выод задания частоты (С);

9 –вывод задания частоты (R);

10-коллектор VT1;

11-эмиттер VT1;

12-эмиттер VT2;

13-коллектор VT2;

14-напряжение питания;

15-общий;

16-блокировка фазорасщепителя.

9.2Схема включения

R1=R3=3…100кОм; R2=0…1кОм; R4=0…3кОм; R5,R7-определяются значениями Uвх, Iвых;  R6=1…10кОм; R8…R10,R12=3…30кОм; R11=10кОм…1Мом;

С1=С3=0.1…10мкФ; С2=510пФ…0.22мкФ.

9.3Электрические параметры

9.4Предельно допустимые режимы эксплуатации

Допускается подключение нагрузки в цепь коллектора или эмиттера выходных транзисторов. При включении нагрузки в цепь эмиттера выходных транзисторов остаточное напряжение не превышает 3В при Iвых=200мА. Допускается параллельная работа выходных транзисторов на общую нагрузку. Для осуществления синхронной работы выходных транзисторов и увеличения выходного тока до 0,4А необходимо соединить вывод 16 с общей шиной. Допускается использовать источник опорного напряжения в качестве маломощного стабилизатора фиксированного напряжения с выходным током до 5 конденсаторов, включаемых между выходом усилителей (вывод 6) и их входами (выводы 4,5 и 2,3). При этом выходной ток усилителей не должен превышать 1мА, а входной 0,3мА. Напряжение на выводах 4,5,2,3 и 7 должно находиться в пределах 0…5 В. Суммарная емкость радиокомпонентов и монтажа, подключенных к выходным транзисторам, не должна превышать 510пФ. Частота генератора пилообразного напряжения определяется по формуле:

  , где R1,C2-резистор и конденсатор задания частоты.

Допускается монтаж ИС в аппаратуру 2 раза, демонтаж 1 раз. Допустимое значение статического потенциала 500В.

9.5Расчет и выбор элементов

10.Тепловой расчет

10.1Расчет радиатора для транзистора VT1

Рассчитаем радиатор для транзистора ТК135-16:

Мощность потерь транзистора в области насыщения

Дополнительные динамические потери

Тепловое сопротивление

, где

Rпер.к. – сопротивление участка переход-корпус прибора,

Rкорп.рад. - сопротивление участка корпус-радиатор,

Rр.с. – сопротивление участка радиатор – окружающая среда.

Площадь теплоотводящего радиатора может быть вычислена по формуле:

, где

sт=1.5мВт/см- коэффициент теплоотдачи от радиатора в окружающую среду

10.2Расчет радиатора для транзистора VT2

Рассчитаем радиатор для транзистора КТ808А:

Uз                                                                                         Uнг

Uосн

Необходимо рассчитеть коэффициент предварительного усиления