- •Электропреобразовательные устройства
- •Тема 1. Введение. Источники электропитания и электроснабжения
- •Тема 2. Трансформаторы и дроссели ивэп
- •Домашнее задание к лабораторной работе №1 «Расчёт трансформатора электропитания»
- •Тема 3. Выпрямители
- •Домашнее задание к лабораторной работе №2 «Исследование трехфазных нерегулируемых выпрямителей»
- •Домашнее задание к лабораторной работе №3 «Исследование однофазных выпрямителей»
- •Домашнее задание к лабораторной работе №4 «Исследование сглаживающих фильтров»
- •Домашнее задание к лабораторной работе №5 «Исследование управляемого выпрямителя»
- •Тема 4. Стабилизаторы напряжения и тока
- •Построение и расчет стабилизаторов на интегральных микросхемах
- •Домашнее задание к лабораторной работе №6 «Линейные стабилизаторы напряжения»
- •Методика расчета силовой цепи импульсного стабилизатора
- •Домашнее задание к лабораторной работе №7 «Импульсные стабилизаторы напряжения»
- •Тема 5. Преобразователи постоянного напряжения
- •Методические указания по расчету преобразователя
- •Домашнее задание к лабораторной работе №8 «Исследование источника электропитания с двухтактным инвертором»
- •Тема 6. Стабилизирующие преобразователи
- •Методические указания по расчету преобразователя
- •Домашнее задание к лабораторной работе №9 «Исследование источника электропитания с бестрансформаторным входом на основе стабилизирующего однотактного преобразователя»
- •Тема 7. Структурные схемы ивэп. Источники и системы бесперебойного питания
- •Домашнее задание к лабораторной работе №10 «Автоматизированное проектирование импульсных источников электропитания»
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Приложение 2
Методика расчета силовой цепи импульсного стабилизатора
Исходными данными для расчета ИСН являются:
Напряжение Uп и пределы его изменения Uп;
номинальное выходное напряжение UH и допустимые пределы его регулировки UH;
максимальный Iнmax и минимальный Iнmin токи нагрузки;
допустимая амплитуда пульсации выходного напряжения UH;
коэффициент стабилизации Кст;
частота преобразования f.
Принимаем ориентировочно КПД стабилизатора
Минимальное и максимальное значения относительной длительности (коэффициента заполнения) импульса напряжения на входе фильтра
Uн определяем по заданному Кст.
Из условия сохранения режима непрерывности токов дросселя определяем его минимальную индуктивность:
Вычисляем произведение LC по заданному значению напряжения пульсации:
Амплитуда тока через конденсатор
Среднее и предельные значения тока дросселя
Выбираем типовой дроссель по условиям LLmin; Iп Iнmax по таблицам П1.1 и П1.2 Приложения 1.
Принимаем и с учетом частоты преобразования по таблице П2.2 выбираем регулирующий транзистор по току и напряжению Iкmax>Ikm или Iкmax>ILmax ;
Выбор импульсного диода производится с учетом частоты преобразования по прямому току Iпрmax и обратному напряжению Uобр max:
Iпрmax>ILmax , .
Справочные данные о некоторых импульсных диодах приведены в таблице П2.1 Приложения 2.
Потери мощности на транзисторе Рк определяются в основном потерями в режиме насыщения Pкнас и динамическими Pкдин (в моменты переключения):
;
;
.
Потери мощности на диоде определяются потерями в прямом направлении и динамическими потерями при его выключении
.
Потери мощности в дросселе
КПД силовой цепи стабилизатора
Коэффициент передачи схемы управления, устанавливающий связь между изменениями относительной длительности импульсов на входе сглаживающего фильтра и напряжения на нагрузке.
.
Домашнее задание к лабораторной работе №7 «Импульсные стабилизаторы напряжения»
1. Начертите принципиальные схемы силовых цепей понижающего, повышающего и инвертирующего ИСН. Изучите принципы их работы.
2. Приведите диаграммы изменений напряжений и токов в ИСН понижающего типа при повышении (понижении) входного напряжения Uп или тока нагрузки Iн. Тип стабилизатора, характер внешнего воздействия и виды временных диаграмм приведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Номер варианта |
Тип системы регулирования |
Характер внешнего воздействия |
Временные диаграммы | |
1 |
Шим |
повышение UН |
uу,ik,iL,uд | |
2 |
Шим |
понижение UП |
uy,uКЭ,iд,uН | |
3 |
Шим |
повышение IН |
uy, iL, uКЭ, iд | |
4 |
Шим |
понижение IН |
uy, ik, iд, uН | |
5 |
Релейный |
повышение UП |
uy, ik, iL, iд | |
6 |
Релейный |
понижение UП |
uy, ik, uд, uН | |
7 |
Релейный |
повышение IН |
uy, iL, uКЭ, uд | |
8 |
Чим |
понижение IН |
uy, iд, uКЭ, iL | |
9 |
Чим |
повышение IН |
uy,ik,uд,uКЭ | |
10 |
Чим |
понижение UП |
uy, ik, iд, uН | |
11 |
ШИМ |
понижение UП |
uy, iд, iL, uН | |
12 |
ШИМ |
понижение Iн |
uy, ik, iL, uКЭ | |
13 |
релейный |
понижение IН |
uy, iL, uКЭ, uд | |
14 |
релейный |
повышение IН |
uy, iL, ik, uН | |
15 |
релейный |
понижение UП |
uy, iд, ik, uд | |
16 |
релейный |
повышение IН |
uy,iд,uКЭ,uд | |
17 |
ЧИМ |
повышение IН |
uy, ik, iд, uН | |
18 |
ЧИМ |
повышение IН |
uy, iL, ik, uд | |
19 |
ЧИМ |
понижение UП |
uy, ik, iL, iд | |
20 |
ЧИМ |
повышение IН |
uy, ik, uКЭ, uН |
Индексы означают:
y выход схемы управления;
k коллектор силового транзистора;
д диод.
Для того чтобы отразить динамику процесса регулирования, следует привести не менее трех импульсов uУ.
3. Рассчитайте силовую цепь ИСН. Выберите транзистор и блокирующий диод. В табл. 7.2 приведены данные для расчета: входное напряжение Uп и пределы его изменения ;номинальное выходное напряжение Uн; максимальный Iнmax и минимальный Iнmin токи нагрузки; допустимая амплитуда пульсации выходного напряжения стабилизатора UH; коэффициент стабилизации Кст; частота коммутации f.
4. Сформулируйте требования к быстродействию регулирующего транзистора и блокирующего диода.
5. Укажите элементы принципиальных схем ИСН, включенные для уменьшения коммутационных помех.
6. Приведите формулы для расчета КПД, внутреннего сопротивления и коэффициента стабилизации ИСН по экспериментальным данным.
Таблица 7.2
Номер варианта |
В |
Uн, В |
Iнmin–Iнmax А |
UH, мВ |
Кст |
f , кГц |
1 |
10±3 |
5 |
0,2 – 1 |
50 |
50 |
10 |
2 |
10±2 |
5 |
0,5 – 1 |
30 |
50 |
10 |
3 |
10±3 |
5 |
0,5 – 1 |
70 |
70 |
10 |
4 |
10±3 |
5 |
0,2 – 1 |
40 |
100 |
10 |
5 |
16±4 |
5 |
0,2 – 1 |
80 |
50 |
50 |
6 |
14±4 |
5 |
0,5 – 1 |
80 |
50 |
40 |
7 |
15±3 |
5 |
0,5 – 1 |
100 |
70 |
60 |
8 |
15±3 |
9 |
0,2 – 0,5 |
80 |
50 |
50 |
9 |
15±5 |
9 |
0,2 – 0,5 |
40 |
50 |
80 |
10 |
17±3 |
9 |
0,3 – 0,5 |
50 |
50 |
80 |
11 |
10±2 |
5 |
0,2 – 1 |
20 |
100 |
10 |
12 |
10±3 |
5 |
0,5 – 1 |
30 |
100 |
10 |
13 |
16±3 |
5 |
0,3 – 1 |
70 |
70 |
30 |
14 |
14±3 |
5 |
0,5 – 1 |
80 |
80 |
40 |
15 |
15±3 |
5 |
0,3 – 1 |
80 |
100 |
50 |
16 |
15±3 |
5 |
0,5 – 1 |
100 |
100 |
60 |
17 |
15±3 |
5 |
0,3 – 0,5 |
50 |
50 |
50 |
18 |
15±3 |
9 |
0,2 – 0,5 |
40 |
50 |
40 |
19 |
15±5 |
9 |
0,3 – 0,5 |
30 |
50 |
50 |
20 |
15±3 |
9 |
0,2 – 0,5 |
40 |
70 |
60 |