 |
Описание принципов работы силовой части
|
|
|
|
Задание
Рассчитать параметры элементов схемы источника питания, выполненного по схеме, изображенной на рис. 1.
Исходные данные:
§ Питание от источника постоянного тока.
§ Напряжение питания: 
; 
.
§ Номинальный средний уровень выходного напряжения: 
.
§ Точность поддержания среднего уровня выходного напряжения: ± 1%.
§ Пульсация выходного напряжения на частоте, кратной частоте преобразования электрической энергии: 
(полный размах от пика до пика).
§ Характер нагрузки – резистивный.
§ Максимальное значение тока, потребляемого нагрузкой: 
.
§ Минимальное значение тока, потребляемого нагрузкой: 
.
§ Частота циклов передачи энергии силовым трансформатором: 
.
Описание принципов работы силовой части
Рис. 1. Силовая часть источника питания
Силовая схема преобразователя постоянного напряжения является полумостовой и работает по принципу двухтактного преобразования. В данной схеме используются два входных источника напряжения, которые построены на основе емкостного делителя С11-С12 с конденсаторами равной емкости, подключенными к выводам основного источника входного напряжения E. Ключи на транзисторах VT5 и VT6 включаются поочередно на время tu в каждом полупериоде работы схемы. При этом к первичной обмотке трансформатора TW2 на данных интервалах tu поочередно прикладывается напряжение ± E/2. На вход LC фильтра, образованного элементами L1, C19 поступает прямоугольное импульсное напряжение от вторичных обмоток трансформатора TW2, выпрямленное диодами VD6 и VD7. Диод VD8 используется для замыкания тока индуктивности фильтра на интервалах паузы tп. Частота первой гармоники напряжения, которую необходимо подавлять используемым LC - фильтром, равна удвоенной частоте работы силовых ключей и трансформатора TW2. Длительность импульсов tu регулируется управляющими сигналами на затворах ключей VT5 и VT6, при этом коэффициент заполнения определяется соотношением 
. Принцип работы основан на том, что в трансформаторе накапливается магнитный поток, как в дросселе, и он пульсирует между Фmin и Фmax. Когда трансформатор потребляет энергию, Ф увеличивается, когда отдает – Ф уменьшается. Аналогично изменяется и магнитодвижущая сила F, так как трансформатор линейный.
|
|
|
Проведем расчет основных процессов, происходящих в данном преобразователе, которые позволяют выбрать элементы силовой схемы.
В первом такте открывается верхний силовой транзистор VT5. К началу обмотки трансформатора TW2 прикладывается положительный потенциал напряжения источника питания Е. На конце обмотки – потенциал E/2. Магнитный поток TW2 увеличивается. На вторичную сторону передается энергия, проводит диод VD6 и конденсатор выходного фильтра подзаряжается. К дросселю L1 прикладывается напряжение: 
, где Uout – напряжение на выходе ИП, Urect – прямое падение напряжения на открытом диоде.
В конце первого такта, в момент времени запирания силового ключа VT5, прекращается потребление энергии от источника питания, ток по первичной обмотке трансформатора прекращает протекать. Но магнитные потоки в дросселе и трансформаторе не прерываются. Ток дросселя L1 замыкается через диод VD8, потенциал точки 1 (рис.1.) становится равным 
.
Ток намагничивания трансформатора протекает от начала к концу обмотки W56 через диод VD7 и диод VD8. Это означает, что напряжение на обмотке W56 строго равно 0. Значит, ток намагничивания остаётся постоянным на этом участке. На этом этапе к обмотке дросселя приложено напряжение 
.
Первый такт заканчивается, когда включают VT6. Во втором такте процессы аналогичны тем, что были в первом такте, только теперь проводит VT6 и VD6.
|
|
|
Регулировочную характеристику получаем из равенства вольт-секундных площадей на дросселе:
(1)
Регулировочная характеристика имеет следующий вид:
, где n – к-т трансформации TW2 (2)
|
|
|
