Учебная работа № /2628. «Контрольная Импульсный стабилизатор напряжения с частотным управлением

Выдержка из похожей работы

В этом режиме рабочая точка транзистора большую часть периода коммутации находится в области насыщения или отсечки, а зону активной области проходит с высокой скоростью только в моменты переключения,Причем значение средней за период коммутации мощности, рассеиваемой на регулирующем транзисторе, намного меньше, чем при его работе в непрерывном режиме,Поэтому импульсные стабилизаторы напряжения по сравнению с непрерывными имеют более высокий КПД и, при высокой частоте переключения, лучшие массогабаритные показатели.
Недостатки импульсных стабилизаторов: более сложная схема управления, повышенный уровень шумов» радиопомех и пульсации выходного напряжения, а также худшие динамические характеристики.

2,СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА

Целью данного проекта является разработка одного из видов ИВЭ — импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа.
Импульсный последовательный стабилизатор повышающего типа выполняется по схеме, показанной на рисунке 2.1,а, в которой регулирующий элемент РЭ и дроссель фильтра L включены последовательно с нагрузкой Rн,В качестве РЭ используется транзистор, работающий в режиме переключений, при котором он поочередно находится в режиме насыщения (когда он полностью открыт) или в режиме отсечки (когда он полностью закрыт),При открытом транзисторе в течении времени tu входной источник входного напряжения Uп (Uп = Uвх) замыкается через дроссель L, в котором накапливается избыточная энергия,При закрытом транзисторе в течении времени tп накопленная в дросселе энергия через диод VD совместно с напряжением питания передается в нагрузку.

РЭ — регулирующий элемент, СУ — схема управления,
ИЭ — измерительный элемент.
Рисунок 2.1

Период коммутации (преобразования) равен:

Tп = tu + tn

Частота коммутации (преобразования):

fn = 1 / Tn = 1 / ( tu + tn )

В импульсном стабилизаторе регулирующий элемент РЭ преобразует (модулирует) входное постоянное напряжение Uп(Uвх) в серию последовательных импульсов определенной длительности и частоты, а сглаживающий фильтр, состоящий из диода VD, дросселя L и конденсатора С демодулирует их опять в постоянное напряжение Uн,При изменении входного напряжения Uп(U0) или тока в нагрузке Rн в импульсном стабилизаторе с помощью цепи обратной связи (рисунок 2.1,а), состоящей из измерительного элемента ИЭ и схемы управления СУ, длительность импульсов изменяется таким образом, что выходное напряжение Uн остается стабильным с определенной степенью точности.
Импульсный режим работы позволяет значительно уменьшить мощность потерь в регулирующем элементе и тем самым повысить КПД источника питания, уменьшить его массу и габариты,В этом состоит решающее преимущество импульсных стабилизаторов перед непрерывными стабилизаторами.
стабилизатор напряжение импульсный

3,РАСЧЁТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

Силовая часть импульсного стабилизатора включает в себя регулирующий элемент на основе транзистора, работающего в ключевом режиме, диод, дроссель и конденсатор, которые должны быть выбраны в результате расчёта.
Принимаем ориентировочное значение КПД:
hhст = 0,9.
Определяем минимальное, номинальное и максимальное значения относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора:

;
;

где:

Uп мак = Uп + DDUп = 9 + 0,9 = 9,9 В;п мин = Uп — DDUп = 9 — 0,9 = 8,1 В;н мак = Uн + DDUН = 12 + 1,2 = 13,2 В;н мин = Uн — DDUН = 12 — 1,2 = 10,8 В.

Из условия обеспечения режима непрерывности токов дросселя определяем его минимальную индуктивность:³ U п мин gмак (1 — gмак ) / (2 Iн мин fп) = 8,1 * 0,43 (1 — 0,43) / (2 * 0,1 * 40 103) » 0,25 мГн.
Мощность, выделяемая в дросселе:

Для дросселя возьмем сердечник К7´4´1,5 (рисунок 3.1) из феррита 1000НМ3,Его геометрические параметры и параметры, используемые в расчетах приведены в таблице 3.1:

Число витков

.

Диаметр провода должен быть не менее:

Возьмем провод диаметром 0,15 мм,Он имеет площадь сечения Sпр = 0,01767 мм2 и удельное сопротивление r = 1,018 Ом/м,
С учетом изоляции и неплотности намотки общая площадь провода не превысит SпрS = 2 * W * Sпр = 2 * 40 * 0,0001767 » 0,015 см2, что значительно меньше площади окна сердечника,Следовательно, дроссель может быть реализован,Для увеличения индуктивности удвоим число витков обмотки (W = 80)»