Расчёт импульсного источника электропитания. Структурная схема импульсного источника электропитания

Максимальное напряжение на неработающих транзисторах VT3 и VT4:

4.3.12 По значениям и  выбираются транзисторы VT3 и VT4.Этим параметрам соответствует транзистор n-p-n типа КТ812А(I _{к max} = 8 А, U_{БЭ нас} = 2.2 В, U_{КЭ нас} = 1,35 В, U_{КЭ max} = 400 В, f_гр = 6.5 МГц, h_{21Э min} = 30).

4.3.13  Значения базовых токов управления силовых транзисторов VT3 и VT4:

где q = (1,2÷2) – коэффициент насыщения транзистора

4.3.14  Значение емкостей емкостного делителя С₇ и С₈ на входе регулируемого двухтактного конвертора:

Выбирается стандартная емкость С7, С8 К50-35-100В-2,2мкФ ±20%.

5 Расчёт предварительных усилителей.

5.1 В качестве схемы предварительного усилителя выбрана схема с трансформаторной связью. Расчёт делается для одного плеча предварительного усилителя, для второго плеча схема и расчёт аналогична.

5.2 Выбираю U₂ = (3÷5)∙ U_бэнас = 3∙2.2 = 6.6B

5.3 Рассчитываю величину сопротивления R₁₅

Выбирается стандартный резистор R15, R16 МЛТ-0.5-20 Ом ±10%.

5.4 Задаюсь величиной Е₁ = 15В (из пределов 5÷30 В). Е₁ вспомогательной источник питания, от него запитывается схема управления.

5.5 Ток I₁ первичной обмотки трансформатора Т3, равный максимальному току коллектора транзистора VT5. Его рассчитываю из баланса мощностей:

η_ту = η_т2 – КПД трансформатор управления (0,7 ÷ 0,9)

U₁ = Е₁ – U_{кэ нас}; U_{кэ нас} = 1.35В

U₁ = 15 – 1.35 = 13.65 В; I₂ = I_δ1 = 0,23 А

5.6 Ток базы транзисторов VТ5 и VT6 предварительных усилителей где q=(1,2÷2) коэффициент насыщения транзистора:

5.7 По значениям U_{кэ max} = 13.65 В и Ι_{к max} = 0,23А выбираются транзисторы VT5 и VT6 для предварительных усилителей. Этим параметрам соответствует транзистор  n - p - n типа КТ 630 Е (U_{кэ max} = 60В, Ι_{к max} = 1А, f_гр = 300 мГц, U_{кэ нас} = 0,11В, U_{бэ нас} = 0,85В, h_21э = 300).

6 Разработка фазового расщепителя.

6.1 В целях экономии энергии фазовый расщепитель будет собран на КМОП микросхемах. Для создания фазового расщепителя необходим D- триггер  (К561 ТМ2) и логические элементы И, можно использовать логические элементы И-НЕ (К561ЛА7).

6.2 Рассчитываю величины сопротивлений R13 и R14

Выбирается стандартный резистор R13, R14 МЛТ-0.25-16 кОм ±10%.

6.3 На вход C микросхемы DD1 подаётся сигнал с выхода компаратора, в качестве компаратора можно выбрать микросхему DA 1.2 КР1401УД6 эта микросхема в своём составе содержит компаратор и операционный усилитель. Компаратор КР1401УД6 выполняет роль ШИМ (широтно-импульсного модулятора).

ШИМ получается за счёт подачи на один вход пилообразного сигнала рассогласования. В результате сравнения (равенства) двух сигналов от генератора прямоугольных импульсов, который выдаёт последовательность прямоугольных импульсов с большой скважностью изменение длительности которых прямо пропорционально сигналу рассогласования.

6.4 Сигнал рассогласования получается с помощью операционного усилителя DA1.1

VD1 и R5 образуют источник опорного напряжения,

Выбирается стабилитрон КС133А (U_ст = 3,3В, Ι_{ст min} = 3мА, Ι_{ст max} = 81мА, Ι_{пр max} = 50мА, R_диф = 65Ом, P_{рас max} = 0,3Вт).

6.5 Рассчитываю сопротивление R5:

Выбирается стандартный резистор R5 МЛТ-0.25-3.9 кОм ±10%.

6.6 Ток делителя выбирается равным 1мА.

Рассчитываю R3

Выбирается стандартный резистор R3 МЛТ-0.25-3.3 кОм ±10%.

6.7 Рассчитываю R1

Выбирается стандартный резистор R1 МЛТ-0.25-1.6 кОм ±10%.

6.8 Коэффициент усиления операционного усилителя. К_оу, охваченного отрицательной обратной связью равен:

Задаюсь значением R2 из условия R_{вх оу} > R2 > R_{вых оу}

10 мОм > 3.9 кОм > 2 кОм

R2 = 3.9 кОм

6.9 Рассчитываю R4 = R2 ∙ K_оу = 3.9∙30 = 117 кОм

Выбирается стандартный резистор R4 МЛТ-0.25-110 кОм ±10%.

6.10 Для обеспечения постоянного зарядного тока конденсатора C в ГПН (генераторе пилообразного напряжения) используется стабилизатор тока, выполненный на полевом транзисторе VT4 и сопротивление обратной связи R_u, стоящем в цепи истока.

В качестве стабилизатора тока буду использовать полевой транзистор КП302Б у которого Ι_з = Ι_с = 1мА

6.11 Рассчитываю величину ёмкости C9 генератора пилообразного напряжения

Выбирается стандартная емкость С9 КМ-5-Н30-22нФ±10%

6.12  I_з = I_с = 1 мА соответствует U₃ = 2,2 В

Рассчитываю R12

Выбирается стандартный резистор R12 МЛТ-0.25-2.2 кОм ±10%.

7 Расчёт генератора прямоугольных импульсов

7.1 За основу генератора прямоугольных импульсов берется микросхема КР1006ВИ1 разработанный более 30 лет назад таймер типа КР1006ВИ1 и в настоящее время принадлежит к числу наиболее популярных интегральных схем (ИС), состоящих из разнородных компонентов. ИС таймера работает в широком диапазоне питающих напряжений, лежащих в пределах от 5 до 16 В

Таймер типа КР1006ВИ1 может работать генератором импульсов и в ждущем режиме как одновибратор (генератор одиночных импульсов). После запуска одновибратор формирует одиночный импульс с постоянной амплитудой и фиксированной длительностью.

7.2 Расчет времязадающих элементов:

Емкость С1 цепочки берется 1нФ

Выбирается стандартная емкость С1 КМ-4-М75-1нФ±10%

Выбирается стандартный резистор R6 МЛТ-0.25-1.8 кОм ±10%.

Выбирается стандартный резистор R8 МЛТ-0.25-33 кОм ±10%.

7.3 Для работы микросхеме требуется дополнительные элементы VD15 и C2

Выбирается стандартная емкость С2 КМ-5-Н30-10нФ±10%,

Выбирается стандартный диод VD15 КД522А.

8 Расчёт вспомогательного источника электропитания

8.1 Ток потребления всеми устройствами блока управления

Ι₀ = Ι_пу + Ι_{ф р} + Ι_{компи оу} + Ι_гпн + Ι_дел + Ι_{ст. min}

Ι_пу = I_{к VT5} ∙ (1-γ_min)∙2 = 0,131 (1-0,554)∙2 = 0.116 А

Ι_пу = 0.116 А – ток потребляемый транзисторами VT5 и VT6 предварительных усилителей.

Ι_{ф р} - выбираем по справочнику для микросхемы К561ЛА7: Ι_{ф р} = 10 мА

Ι_{компи оу} - выбираем по справочнику для микросхемы LM392: