4. Расчёт схемы
4.1. Расчет и выбор аб
По условию ТЗ тип АБ – НКГЦ, UАБ= 24В;Uном=1,2 В; Umin = 1 В;Umax=1,42В;
Из этого следует, что для получения 24 В нужно 20 аккумуляторных элементов. В таком случае Umin = 20 В;Umax=28,4 В;
4.2. Расчёт силовой части
4.2.1. Расчет силового инвертора и трансформатора
Максимальная относительная длительность импульса микросхемы равна γmax= 45%, т.к. в микросхемеTL494 есть регулировка «мертвого времени», которая внутренне смещена, тем самым ограничивая максимальную относительную длительность импульса в двухтактном режиме работы на уровне 45%. Исходя из этого, рассчитаем коэффициент трансформации трансформатораTV2:
Рассчитаем минимальное значение относительной длительности импульса:
В схеме силового инвертора, напряжение
на закрытом ключевом транзисторе зависит
от напряжения питания UВХ.
Следовательно,UСИmax=UВХmax= 28,4В. Максимальный ток, протекающий
в стоковой цепи транзистора,равен:
Током намагничивания трансформатора можно пренебречь, т.к. он составляет единицы процентов от выходного тока, приведенного к первичной обмотке. С учетом коэффициента загрузки, не превышающего 50% по каждому параметру, выбираем транзистор 2П706Б с параметрами:
UСИmax= 400В;IСmax= 15 А;RСИ= 0,5 Ом.
Примем частоту переключения транзисторов инвертора f= 20кГц.
Минимальное значение напряжения на первичной обмотке трансформатора U1=UВХmin= 20В.
Наибольшее среднее значение тока в первичной обмотке:
где I2=IВЫХ.
Для данного трансформатора выберем тип конструкции – тороид, магнитный материал сердечника – прессованный ферроматериал.
По известным токам и напряжениям обмоток и габаритной мощности трансформатора выбирается сердечник и определяются параметры обмоток, при этом число витков первичной обмотки рассчитывается исходя из наибольшего напряжения, прикладываемого к ней, чтобы исключить режим насыщения (замагничивания) сердечника трансформатора.
где SО – площадь окна сердечника магнитопровода [см2];
SС– поперечное сечение сердечника [см2];
PГ= (U1maxI1+U2I2)
/ 2 = 220ВА;
kф– коэффициент формы напряжения (для прямоугольного сигнала – 1);
kс– коэффициент заполнения сердечника сталью (для трансформаторов, выполненных на сердечниках из прессованных ферроматериалов ~1);
δ– плотность тока в обмотках трансформатора (среднее значение для многовитковых трансформаторов равно 2,5 А/мм2);
σ– коэффициент заполнения окна сердечника медью (для проводов круглого сечения в пределах от 0,2 до 0,35), примемσ= 0,3;
Bм– индукция в магнитопроводе (для трансформаторов, выполненных на сердечниках из прессованных ферроматериалов индукция не превышает 0,35Тл).
Выбираем сердечник из стандартного ряда магнитопроводов ОЛ 25/40-6,5, имеющий SОSС= 2,4см4,SО= 4,9см2,SС= 0,49см2.
Число витков на один вольт ЭДС в обмотках трансформатора определяется по выражению:
Число витков в первичной обмотке:
во вторичной:
Диаметры проводов обмоток:
выбираем провод ПЭВ-2 с диаметром провода
с изоляцией 2,23мм.
выбираем
провод ПЭВ-2 с диаметром провода с
изоляцией 1,36мм.
4.2.2. Расчет выходного выпрямителя и фильтра.
Выходной выпрямитель состоит из двух диодов VD13–VD16. Значение тока, протекающего через диоды:
Максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диоду:
Выбираем диоды Шоттки VD13 – VD16 – 2Д245В
Рассчитаем выходной фильтр. Для этого зададим значение коэффициента сглаживания KСГЛ= 100. Тогда:
Индуктивность выбирается из условия непрерывности тока в дросселе по выражению:
Выбираем дроссель Д17-2 при последовательном соединении обмоток. Следовательно, L1= 5,3мГн.
Рассчитаем конденсатор входного фильтра:
Выбираем конденсатор 33 мкФ.