- •Предисловие
- •1. Ивэп для питания электронной аппаратуры
- •1.1. Основные требования к ивэп для питания электронной аппаратуры
- •1.2 Структурная схема ивэп для питания электронной аппаратуры. Классификация электронных трансформаторов
- •1.3 Электронные трансформаторы постоянного напряжения ( тпн )
- •1.3.1 Тпн с насыщающимся силовым трансформатором (схема Ройера)
- •1.3.2 Тпн с насыщающимся управляющим трансформатором (схема Енсена).
- •1.3.3 Узел пуска - форсировки
- •1.3.5 Односторонее насыщение сердечника силового трансформатора
- •1.3.6 Однотактные тпн
- •1.3.7 Выбор схемы тпн и определение ее основных параметров
- •1.3.7.2 Параметры коммутаторов
- •1.3.7.3 Частота промежуточного звена
- •1.3.7.4 Параметры силового трансформатора
- •1.3.7.5 Управляющий трансформатор
- •1.3.7.6 Выбор схемы тпн
- •1.4 Широтно - импульсные преобразователи
- •1.4.1 Понижающий и повышающий преобразователи
- •1.4.2. Полярно - реверсирующий шип
- •1.5.1. Способы соединения шип и тпн
- •1.5.2. Квазипрямоугольный ивэп
- •1.5.3. Прямоходовой преобразователь.
- •1.5.4. Обратноходовой преобразователь
- •1.6. Радиопомехи. Помехоподавляющие фильтры и помехозащитное конструирование
- •1.6.1. Причины радиопомех и их виды
- •1.6.2. Количественные характеристики помех
- •1.6.3. Помехоподавляющие фильтры
- •1.6.4. Расчет фильтра по заданному коэффициенту ослабления n
1.3.7.3 Частота промежуточного звена
Она является внутренним параметром ТПН и поэтому выбирается при расчете. Чем выше частота, тем меньше масса и выше к.п.д. трансформаторов и фильтров, но больше коммутационные потери и связанный с ними нагрев полупроводниковых ключей.
Точный расчет коммутационных потерь сложен в связи с влиянием ряда трудно- учитываемых факторов. В первом приближении можно пренебречь потерями при включении, а потери при выключении оценить по верхнему пределу, принимая следующие допущения, которые поясняются на примере полумостового коммутатора (рис.1.3-15).
1. Напряжение на выходящем из насыщения транзисторе (пусть это будет VT1) нарастает скачкообразно, то есть собственной емкостью транзистора пренебрегаем. Напряжение нарастает до значения uк=Um, при котором отпирается транзистор VT2 противоположного плеча, выполняющий в начале интервала проводимости функцию обратного диода (на рис.1.3-15,а показан пунктиром). Обратный диод пропускает выходной ток iв, изменение полярности которого запаздывает в связи с наличием индуктивности рассеяния Ls силового трансформатора.
2. Спад тока в выключающемся транзисторе происходит по линейному закону в течение интервала времени tф (рис.1.3-15,б).
Учитывая, что средний ток транзистора на интервале tф равен , получаем с учетом первого равенства (1.3.9) коммутационные потери
или 1.3.10)
где - относительные коммутационные потери.
Фронт спада коллекторного тока обычно составляет ()10-6 c. Принимая для примера tф=10-6 c и допустимые коммутационные потери =0.02, получим f=104 Гц.
1.3.7.4 Параметры силового трансформатора
Перепад потокосцепления за полупериод равен площади под кривой напряжения
, (1.3.11)
где - перепад индукции. Допустимоеопределяется насыщением и нагревом. По первому условиюне может превышать примерно с полуторакратным запасом2Bs в двухтактных и Bs-Br в однотактных схемах, где индукция насыщения Bs для марганец - цинковых ферритов составляет около 0.35 Тл. По второму условию можно принять =0.40.5Тл при f = 10 кГц и изменять его пропорционально , так как потери в сердечнике пропорциональныf и . Кривая тока первичной обмотки повторяет по форме напряжение за исключением нулевой и однотактной схем, где форма тока соответствует рис. 1.3-16,б. Амплитуда тока в обмотке во всех схемах совпадает с амплитудой тока ключа. Действующее значение для симметричной прямоугольной кривой совпадает с амплитудным, а для несимметричной рис.1.3-16,б враз меньше (табл. 1.3.1).
Ток вторичной обмотки определяется для фактической схемы на вторичной стороне заменами на .
Расчет трансформатора по току заключается в определении коэффициента трансформации и требуемого сечения окна сердечника
, , (1.3.12)
где =0.10.15 - коэффициент заполнения катушки, при этом меньшие значения получаются при неразъемном сердечнике (кольцевом);
F1 и F2 - сечения проводников обмоток; - допустимая по нагреву плотность тока; она падает с увеличением мощности трансформатора.
Коэффициент в первом равенстве (1.3.12) учитывает запас на внутренние потери напряжения, который вводился равенствами (1.3.8).
Подстановкой W1 из (1.3.11) в (1.3.12) определяется минимально необходимое , а после выбора сердечника любое из этих равенств может быть использовано для определенияW1.
Установленную мощность трансформатора определяют как произведение факторов, характеризующих нагрев сердечника и обмоток: действующего напряжения (для ТПН оно совпадает с амплитудным) и действующего тока:
, (1.3.13)
где К1 и К2 - коэффициенты, которые для нулевой и однотактной схем равны , а для остальных - единице.
Коэффициенты К1 и К2 учитывают, что в нулевой и однотактной схемах обмотки плохо используются по току, поскольку проводят его только в один полупериод. Средний ток, определяющий передаваемую мощность, снижается при этом вдвое в сравнении с амплитудным, в то время как действующий ток, определяющий нагрев, только в раз.
В выражении (1.3.13) мощности первичной и вторичной обмоток складываются, то есть определяется мощность эквивалентного однообмоточного магнитного элемента (дросселя).