Расчет параметров сглаживающего фильтра

Определим значения коэффициента пульсаций выпрямленного напряжения на входе фильтра, k_п1, для двух значений коэффициента заполнения импульса D_min и D_max:

.

Для расчета параметров сглаживающего фильтра принимаем наибольшее из рассчитанных значений k_п1.

Частота пульсаций напряжения нагрузки f_п=2f_р.

Индуктивность сглаживающего фильтра рассчитаем по формуле (230):

L_min>U_нг(1-D_min)/(2I_нг.minf_п). (230)

По справочным данным, приведенным в таблицах 48-51 выбираем дроссель, параметры которого:

- индуктивность, L= Гн;

- допустимое действующее значение тока обмотки, I_д.з = А;

- активное сопротивление обмотки, R_L=Ом.

Емкость конденсатора С_ф определяется с учетом требований по пульсациям выпрямленного напряжения U_п2:

U_п2 = k_п2U_нг; ;

С_ф= U_нг(1- D _min)/(8LU_п2 f²_п); (231)

По справочным данным, приведенным в таблицах 60-61, выбираем конденсатор, емкость которого не менее рассчитанной, рабочее напряжение не менее 2U_нгN В, а величина допустимого действующего значения тока переменной составляющей I_пер.д.з не менее действующего значения переменной составляющей тока фильтра

Величину ΔI_L=ΔI_C определим по формуле

ΔI_L=ΔI_C= I_Lmax- I_Lmin=[(U_вх.max/k_тр)-U_нг] D_min /(4L f_п). (232)

Определим коэффициент пульсаций напряжения нагрузки, k_п2, который будет при выбранных элементах фильтра.

Падение напряжения на полном сопротивлении конденсатора фильтра

(233)

k_п2= U_п2/U_нг.

Рассчитанное значение k_п2 надо сравнить со значением, указанным в задании на проект.

Параметры фильтра должны удовлетворять требованию задания по уровню подавления пульсаций выпрямленного напряжения.

Проверка фильтра на резонанс.

При выполнении условия параметры фильтра удовлетворяют требованию отсутствия резонанса.

Расчет загрузки транзисторов по току и напряжению и их выбор

Максимальное амплитудное значение тока вторичной обмотки трансформатора

I_{2m max} = I_{нг N}+ ΔI_L/2. (234)

Максимальное амплитудное значение тока первичной обмотки трансформатора

I_{1m max} = I_{2m max}/k_тр. (235)

Среднее значение тока транзистора

I_{VT ср}= I_{к m max} D_max. (236)

Максимальное напряжение на коллекторе транзистора, U_кэ, равно напряжению U_{вх max}.

Транзисторы выбираем с учетом коэффициентов запаса по току и напряжению:

k_з.т =2 и k_з.н =2.

По справочным данным, приведенным в таблицах 63-68 выбираем транзисторы. Параметры этих транзисторов:

максимальный ток стока, I_{c max} = А;

напряжение сток-исток, U_с-и= В;

напряжение насыщения, U_{с-и нас} = В;

время включения, t_вкл = нс;

время спада, t_сп= нс;

максимальная рассеиваемая мощность, Р_{расс max} = Вт;

тип корпуса, ТО – 220.

Для управления этими транзисторами необходимо выбирать драйверы.

Расчет загрузки диодов выпрямителя и выбор их

Среднее значение тока диода I_{VD ср}=0,5I_нг.

Обратное напряжение на диодах выпрямителя равно напряжению нагрузки U_нг.

Выбираем диоды с учетом коэффициентов запаса по току k_з.т=2 и напряжению k_з.н=2.

Расчет потерь и коэффициента мощности преобразователя

Выше были определены потери мощности трансформатора:

ΔР_тр= ΔР_эл+ ΔР_м.

Потери мощности на активном сопротивлении обмотки дросселя:

ΔР_др=I²_нгR_L.

Потери на транзисторе имеют две составляющие:

– статические потери ΔР_{VT ст} = ΔU_кэ.нас I_{VT ср} .

– динамические потери

ΔР_{VT дин}=U_вхI_{VT ср}f_р (t_вкл+t_выкл)/2.

Суммарные потери мощности на одном транзисторе

ΔР_VT= ΔР_{VT ст}+ ΔР_{VT дин}.

Потери мощности на диодах выпрямителя

ΔР_VD= I_{VD ср}ΔU_в.пр.

Итак, суммарные потери мощности на элементах схемы преобразователя

∑ΔР_п= ΔР_тр+ ΔР_др+ΔР_VT+ ΔР_VD.

Коэффициент полезного действия преобразователя

η=Р_нг/(Р_нг+∑ΔР_п).

Расчет площади радиаторов для транзисторов проводится по методики, приведенной п. 3.1.

Статический расчет системы выполняется по методики, приведенной в п. 3.1.