Рис. 2.4. Геометрическая плоскость
Подставив формулы (2.1) и (2.3) в выражение (2.2) получим
(2.4)
отсюда следует, что
Поскольку треугольники BCD и EGN подобны и равны, то можно воспользоваться выражением (2.4) и найти минимальное опорное напряжение.
Перейдя к физической величине Uоп min=–1В.
Переключения компаратора должны осуществляться, когда величина опорного напряжения будет достигать значения Uоп max и Uоп min. Зададимся величиной сопротивления R4=15кОм, (исходя из рекомендации о том, что величина входного сопротивления должна лежать в пределах от 10кОм до 100кОм) и исходя из требуемых величин переключений компаратора, найдем номиналы сопротивлений делителя напряжения, который определяет уровень напряжения подаваемый на не инвертирующий вход компаратора DA2.
где Rос к – сопротивление обратной связи компаратора.
Напряжение переключения – Uоп max=11В; Uвых DA1=-13В.
Напряжение переключения – Uоп min=-0,4В; Uвых DA1=13В.
Примем R6=510кОм серии МЛТ-0,25.
Определим сопротивление R5.
отсюда
Выбираем сопротивление R5=20кОм серии МЛТ-0,25.
Выбор диода VD1 осуществляется по следующим условиям:
Uобр max≥2UвыхDA1=2·13=26В,
Iпр max≥2UвыхDA1/R5=2·13/20000=1,3мА.
По данным условиям выбираем диод серии КД522А [3] :
Iпр max=100мA; Uобр и п max=40B; Uобр max=30B; Iпр и п max=1,5А.
Период коммутации вентилей:
Примем, что в течении 0,98Т происходит разряд конденсатора С до напряжения Uоп min, а в течении времени 0,02Т – заряд до напряжения Uоп max.
Примем С=47нФ.
1. Рассмотрим заряд до Uоп min.
Приняв U1=14В рассчитаем R3.
Выбираем из стандартного ряда резистор серии МЛТ-0,25 номиналом в 51кОм.
Сопротивления R1, R2 и PR2 выбираем по условию:
Примем потенциометр RPR1=1,5кОм серии ПП2-11, а сопротивления R1=R2=100Ом серии МЛТ-0,25.
2. Рассмотрим заряд до Uоп max.
Выбираем сопротивление R7 серии МЛТ-0,25 (1кОм).
Основания выбора диода VD2.
Uобр max≥2UвыхDA2=2·13=26В,
Iпр max≥iR7=
А.
По данным условиям выбираем диод серии КД522А:
Iпр max=100мA; Uобр и п max=40B; Uобр max=30B; Iпр и п max=1,5А.
Блок питания системы управления был выбран согласно рекомендациям [4].
2.2. Выбор и расчет силовой схемы ШИП
Прежде чем начать расчет, представим функциональную силовую схему ШИП (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Функциональная силовая схема ШИП
где Т – трансформатор, Вп – выпрямитель, Ф – фильтр, Ст – стабилизатор, ТК – транзисторный ключ, Н – нагрузка.
Расчет начнем с транзисторного ключа. Принципиальная схема ТК приведена на рис. 2.6. Она питается от стабилизированного источника постоянного тока.
Исходные данные:
стабилизированное напряжение питания – Ud=12В;
Рис. 2.6. Принципиальная схема транзисторного ключа активное сопротивление нагрузки – Rн=10Ом;
максимально допустимый ток двигателя – Iдв=6А.
Расчет. Вычислим средний ток в нагрузке
1. Выбор транзисторов VT3, VT4.
Определим напряжение коллектор-эмиттер
ток коллектора
мощность, рассеиваемая на коллекторе
Указанные условия справедливы и для выбора VT4. Выбираем транзисторы КТ825Г (VT3) и 2Т827А (VT4), параметры которых приведены согласно [5].
Для КТ825Г: IК max=20A, IК И max=30A, UКЭ О гр=70В, РК max=125Вт, h21Э=750, UКБ=10В, IЭ=10А, UКЭ нас=2В, tвкл=1мкс, tвыкл=4,5мкс.
Для 2Т827А: IК max=20A, IК И max=40A, UК Э О гр=100В, РК max=125Вт, h21Э=750…18000, UКБ=3В, IЭ=10А, UКЭ нас=2В, tвкл=1мкс, tвыкл=4,5мкс.
2. Выбор сопротивлений R5, R6.
Сопротивления R5 и R6лежат в диапазоне от 510Ом до 2кОм.
Выбираем из указанного диапазона сопротивления серии МЛТ номиналом в 1кОм.
3. Выбор сопротивлений R3 и R4.
Рассчитаем R3
где S = (1,5…3)- коэффициент насыщения,
- ток базы
транзистора VT3,
- ток протекающий
через сопротивление R5,
UКЭVT1 – напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT1, в открытом состоянии принимаем UКЭVT1 = 0.
Выбираем из стандартного ряда резистор серии МЛТ (300Ом).
Рассчитаем R4
где S = (1,5…3)- коэффициент насыщения,
- ток базы
транзистора VT4,
- ток,
протекающий через сопротивление R6,
UКЭVT2 – напряжение коллектор-эмиттер транзистора VT2, в открытом состоянии принимаем UКЭVT2 = 0.
Выбираем из стандартного ряда резистор серии МЛТ (510Ом).
4. Выбор транзисторов VT1, VT2.
Определим напряжение коллектор-эмиттер
ток коллектора
мощность, рассеиваемая на коллекторе
Указанные условия справедливы и для выбора VT2. Выбираем транзисторы КТ503Д (VT1) и КТ502Г (VT2), параметры которых приведены согласно [6].
Для КТ503Д: IК max=150мA, IК И max=350мA, UКЭ О max=60В, РК max=350Вт, h21Э=40…120, UКБ О max=80В, IЭ=10мА, UКЭ нас=0,6В.
Для КТ502Г: IК max=150мA, IК И max=350мA, UК Э О max=40В, РК max=350Вт, h21Э=80…240, UКБ O max=60В, IЭ=10мА, UКЭ нас=0,6В.
5. Выбор сопротивлений R1 и R2.
Выбор сопротивления R2 аналогичен выбору сопротивления R1.
Из стандартного ряда выбираем резисторы серии МЛТ (4,7кОм).
6. Выбор диодов VD1, VD2 и VD3.
Рассчитаем обратное напряжение
и прямой максимальный ток
где кз – коэффициент запаса, кз1=2,кз2=1,25.
Все три диода выбираем серии КД522А с параметрами:
Iпр max=100мA; Uобр и п max=40B; Uобр max=30B; Iпр и п max=1,5А.
7. Выбор сопротивления R7.
Данный узел служит для того, чтобы когда, например, закрывается транзистор VT3, не открылся транзистор VT4 и наоборот. Время задержки Т равно 1мс, емкость С равна 10нФ.
Блок питания силовой схемы был выбран согласно рекомендациям [4].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.