 |
Расчет цепи создания пилообразного напряжения
|
|
|
|
Сигнал, пропорциональный току первичной обмотки через трансформатор тока TW1 поступает в схему управления. Подберем параметры так, чтобы максимальное значение амплитуды пилообразного напряжения на ножке RAMP была около 5 Вольт. Часть структурной схемы показана на рис. 13.
Рис. 13. Организация обратной связи по току
В нашем случае, к напряжению, пропорционального току первичной обмотки «подмешивается» напряжение «пилы» с конденсатора Ct, равное: Uc(t) = UCt(t) – UbeVT1 = UCt(t) – 0.6 В
Выбираем коэффициент трансформации TW1 
. По расчетам силовой части максимальный ток на первичной стороне 
.
Выбираем резистор R18 = 75 Ом, R21=10 кОм. Тогда при I = Imax на R18 будет напряжение 
. На ножку RAMP сигнал поступает через фильтр R4,C2. Он нужен для подавления выброса в момент открытия ключей.
Выбираем С2 = 100 пФ, постоянная времени:
.
По методу узловых потенциалов, напряжение на входе RAMP равно:
Составляющая, пропорциональная току первичной обмотки:
Тогда 
Выбираем R2 = 1.5 кОм, R4 = 560 Ом (в дальнейшем, после анализа в PSpice, возможно потребуется подкорректировать номиналы). Тогда напряжения на входе RAMP будет равно:
Расчет цепи ограничения тока первичной обмотки
Ограничение тока наступает, когда напряжение на ножке SD контроллера достигнет 1 В. Выбираем номиналы делителя R7, R8 такими, чтобы ограничение произошло при токе 10 А. При таком значении тока напряжение 
. Выбираем R7 = 6.8к, R8 = 1к. Тогда ток ограничения будет:
.
Выключение ШИМ-контроллера произойдет при напряжении на ножке SD равном 1.4 Вольта, т.е. при токе:
Выбираем помехоподавляющий конденсатор С4 = 100 пФ, постоянная времени: 
Расчет цепей усилителя ошибки
Усилитель рассогласования выполнен на регулируемом стабилитроне TL431. Микросхема TL431 (рис. 14) содержит внутри себя источник опорного напряжения 2.5 В. Сигнал на управляющем электроде сравнивается с опорным и разность преобразуется в ток выходной цепи.
|
|
|
Рис. 14. Структурная схема микросхемы TL431
При номинальном напряжении на выходе ПН на управляющем электроде должно быть 2.5 вольта, тогда ошибка равна нулю.
Выбираем R20 = 10 кОм, тогда R19 равен:
Эквивалентная схема усилителя ошибки показана на рис. 15.
Рис. 15. Эквивалентная схема усилителя ошибки
Rd, Vd – параметры кусочно-линейной аппроксимации характеристик светодиода оптопары, для TLP621 Rd = 40 Ом, Vd = 0.9 В
Проведем расчет для двух крайних режимов работы схемы (минимальной и максимальной скважности) в системе Mathcad.
Полученные значения удовлетворяют требованиям задания.
Организация питания контроллера.
В техническом описании на данную микросхему рекомендуется шунтировать выводы Vcc, Vc керамическими конденсаторами ёмкостью порядка 1.0 мкФ. Исходя из этой рекомендации, выбираем:
C5 = 1.0 мкФ, C6 = 1.0 мкФ, C7 = 1.0 мкФ
Резистор R9 совместно с конденсатором С6 обеспечивает дополнительную фильтрацию питания контроллера. Выбираем R9 = 100 Ом. Аналогично R10 = R11 = 51 Ом.
Моделирование в программе PSpice по усредненной модели
Аналитические выражения
Напишем уравнения для составления модели PSpice:
Рис. 16. Усредненная модель преобразователя.
*
* serj
.param Rn=2.7
.param N=0.7
.param f=100k
.param T={1/f}
.param L=36.59u
.param K1=0.39
.param K2=0.27
.param Vv=0.4
.param Vp=2.2
.STEP param Rn 4 30 10
Vs 1 0 250
Vsac 2 1 0
Rsac 2 0 1k
Eb 3 0 value={V(2)*V(d)*N/2}
Reb 3 4 0.02
L 4 13 {L}
Vil 13 5 0
Rc 5 12 0.000714
C 12 0 5.1u
Rn 5 0 {Rn}
Iac 5 0 0
R19 5 7 205k
R20 0 7 10k
R23 5 15 1000
Rd 15 8 40
Vfd 8 9 1
G1 9 0 value={ABS(3*(V(7)-2.5))}
G2 a 0 Value={I(Vfd)*1}
R6 a 0 10k
R5 10 a 330
Vr2 10 0 5
Rdac d 0 10k
Vdac d 11 0
Ed 11 0 value={(V(a)-K1*(I(ViL)-V(5)*T/(2*L))-Vv*K2)/(V(2)*N*T*K1/(4*L)+Vp*K2)}
.dc Vs 250 300 10
.OPTION ITL4=350 Gmin=1e-12 ABSTOL=1e-10 VNTOL=1e-10 RELTOL=1e-4 CHGTOL=1e-7
.probe
.end
Результаты моделирования по постоянному току:
|
|
|
Рис. 17. Зависимость выходного напряжения от входного при разных значениях сопротивления нагрузки.
|
|
|
