Курсовой проект имеет объем 20 страницы, содержится шесть рисунков, использовано 5 источников. Разработанный преобразователь постоянного напряжения предназначен для преобразования электрической энерги (стр. 2 из 3)

Регулятор напряжения, который обеспечивает также и защиту по току, работает следующим образом: изменяя величину сопротивления R5 (переменный резистор), изменяется ток базы транзисторов VT5, VT4 и соответственно падение напряжения на транзисторе VT4. Таким образом, закрывая транзистор VT4, можно уменьшать выходное напряжение, т.к.

U_вых=U_вх-U_VT4.

Защита от тока короткого замыкания и повышенного тока происходит следующим образом: при достижении определенного уровня тока в нагрузке, возрастает падение напряжения на R8. Когда это напряжение достигает напряжения срабатывания тиристора VS1, то тиристор открывается и транзисторы VT5, VT4 запираются. Тем самым ток в цепи нагрузки уменьшается до величины остаточного тока, который определяется величиной сопротивления R5, R6.

Кнопка SB1 служит для возврата регулятора в исходное положение.

3 Расчет принципиальной схемы

Заданные параметры

U_вх = 36 (В) + 10%

U_вых = 12 –24 (В)

I_вых = 2 (А)

КПД = 80%

К_п = 0,5%

В целях уменьшения массово-габаритных показателей, принимаем частоту преобразователя равной 15 кГц.

3.1 Расчет режима работы транзисторов преобразователя и их выбор

3.1.1 Определим U_{вх max} и U_{вх min}. По заданным значениям U_вх и его отклонение определим:

U_{вх max} = 39,6В,

U_{вх min} = 32,4В.

3.1.2 Определим ток коллектора открытого транзистора I_{к нас}

Для полумостовой схемы преобразователя имеем

,

где η_н = КПД преобразователя;

U_кнас - напряжение на переходе коллектор-эмиттер транзистора в режиме насыщения;

U_{кэ нас}=3 для кремниевых транзисторов;

I_Lmax – амплитуда тока во вторичной обмотке;

U₂-напряжение во вторичной обмотке.

Для двухполупериодного выпрямителя со средней точкой I_2max=I₂√2

где I₂- ток во вторичной обмотке трансформатора T1.

Принимаем I₂=I_вых=2А

I_2max≈2,8А.

Для определения U₂ воспользуемся формулой

U₂=U_вых+U_зап,

U_вых=24B’

U_зап- напряжение, которое теряется на диодах выпрямителя, элементах фильтра и регулятора.

Принимаем U_зап=4B.

U₂=24+4=28B.

,

3.1.3 Определим максимальное напряжение на закрытых транзисторах U_{КЭ max}

Для преобразователя по полумостовой схеме имеем:

U_{КЭ max} = 1,2 U_{вх max},

U_{К max} = 1,2∙39,6 ≈ 47,5B

По величинам I_кнас и U_кэмаx выбираем из справочника транзистор КТ908Б с параметрами:

U_кэ = 60B,

I_кmax = 10A,

H_21э=20 – статистический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ (общим эмиттером).

3.2 Расчет выходного трансформатора

3.2.1 Исходя из высокой рабочей частоты преобразователя, в качестве материала магнитопровода трансформатора преобразователя выбираем феррит марки 2000НМ.

Выбираем торроидальную конструкцию трансформатора.

Размеры магнитопровода выбираем исходя из габаритной мощности трансформатора:

S_тр=2,1(U₂∙I₂+U_ос∙I_ос)

для двухполупериодной схемы выпрямителя со средней точкой.

Приближенно можно принять

S_тр=2,1∙U₂∙I₂.

Составляющей можно пренебречь из-за ее небольшой величины. Тогда: S_тр=2,1∙28∙2=117,2B∙A. По справочнику по таблице, исходя из значения S_тр выбираем сердечник К28x16x9.

28

9

Рисунок 3

Определим сечение магнитопровода в см²:

.

Из полученных данных рассчитываем выпрямитель и сглаживающий фильтр.

3.2.2 Определим количество витков, приходящихся на 1В:W₀

,

В – магнитная индукция для 2000нм, В=0,1,

f=15кГц – частота преобразователя.

3.2.3 Определим число витков первичной обмотки W₁

3.2.4 Определим число витков вторичной обмотки

3.2.5 Определим число витков обмотки обратной связи

Принимаем

=10В (напряжение на обмотке обратной связи). Тогда W_ос=U_ос∙W_о=10∙3=30 витков,

W_ос=30.

3.2.6 Определим диаметры в мм проводов обмоток для W₁:

,

где j-плотность тока в проводе (обычно берется не более 3А/мм²),

j=3А/мм²,

; d₁=1,2мм.

Для W₂=W₃:

,

; d₂=0,9 мм.

Для W_ос:

,

где I_ос - ток обратной связи, I_ос определяется мощностью переключающего трансформатора Т2.

Приближенно выходную мощность Т2 можно определить через мощность, необходимую для переключения транзисторов VT1, VT2.

Габаритная мощность Т2 :

,

где

и - мощности обмоток в базовых цепях управления транзисторов VT1 и VT2.

.

Обычно принимают U_б = +3B (напряжение управления в базовой цепи).

I_б определим через I_кнас и h_21э(коэффициент усиления):

,

где к_н- коэффициент насыщения транзистора, примем 1,2,

к_н=1,2,

h_21э=20;

.

Определим

.

Габаритная мощность

=0,9+0,9=1,8 Вт.

Принимая во внимание, что КПД (η) такого маломощного трансформатора не более 0,7, определим потребляемую мощность трансформатора Т2:

,

.

Определим I_ос:

,

,

тогда

,

.

В качестве проводов принимаем провода марки ПЭТВ-1.

По справочнику определим стандартные значения диаметров проводов для трансформатора Т1.