Источник стабилизированного напряжения по схеме двухтактного ассиметричного преобразователя на базе контроллера FSFA2100

Расчет однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром. Определение коэффициента трансформации и величины индуктивности. Выбор сердечника и вычисление числа витков дросселя. Емкость алюминиевого электролитического конденсатора.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

"РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Кафедра ТОЭ

Курсовая работа

Источник стабилизированного напряжения по схеме двухтактного ассиметричного преобразователя на базе контроллера FSFA2100

Выполнил ст. гр. 8111

Кузьмин Г.А

Проверил:

Бардин А. И.

Рязань 2011



1. Расчет элементов схемы

1.1 Расчет однофазного двухполупериодного мостового выпрямителя с емкостным фильтром

В

- изменение действующего значения входного напряжения.

Гц - частота питающей сети.

смс - период входного напряжения.

, А - выходные параметры преобразователя.

Зададимся

Определим мощность преобразователя

Вт

Вт



- активная мощность преобразователя

Загрузка по току в диодах входного выпрямителя и в емкости фильтра С1 наибольшая при min U_ВХ. В то же время выбор этих элементов по напряжению нужно проводить при max U_ВХ.

При min U_ВХ определим минимальную амплитуду входного напряжения Um_min.

В

При первых приближенных расчетах преобразователь можно заменить эквивалентным источником тока нагрузки I_H.

Для расчетов необходимо задаться величиной пульсаций напряжения .

Рекомендуемые значения В. Зададимся В.

Рассчитаем максимальный ток нагрузки .

А



Считаем, что разряд происходит за время равное половине периода, т.е. мс.

Определим необходимую величину емкости фильтра выпрямителя.

мкФ

Из ряда Е6 выбираем ближайшую к расчетной величину емкости конденсатора С1=390мкФ.

Данные диаграммы токов и напряжений приведены для установившегося режима.

Для момента времени t1:



откуда

мс

В

Для момента времени t2:

В

- описывает процесс разряда конденсатора С1.

Решая данное трансцендентное уравнение, получим:

t2=13.6мс

В

В - размах пульсаций.



Расчет действующего значение напряжения на конденсаторе С1 при минимальном входном напряжении В.

Расчет действующего значения тока Ic1.

Из полученных данных в качестве фильтра входного выпрямителя выбираем конденсатор В43540 фирмы Epcos с повышенной нагрузочной способностью, емкостью 390мкФ на напряжение 400В.

Выбор диодов для входного выпрямителя проводится по двум критериям:

1) по среднему выпрямленному току

А - для готового диодного моста.

2) по максимальному обратному напряжению

Максимальное обратное напряжение выбираем как двойное входное максимальное напряжение.

В



Из полученных критериев в качестве входного выпрямителя выбираем готовый диодный мост KBP08M 3N251 фирмы Vishay.

В - максимальное обратное напряжение;

А - прямой средний ток;

В - прямое падение напряжения.

Определим действующее значение напряжения на конденсаторе C1 при максимальном входном напряжении В. При таком напряжении загрузка по току в диодах входного выпрямителя и в емкости фильтра С1 будет наименьшей.

А

мс

В

В

- уравнение процесса разряда конденсатора С1.

Решая данное уравнение, получим:

t2=13.9мс

В

В - размах пульсаций.

Рассчитаем TNC ограничительный резистор



2. Расчет элементов преобразователя

В

, А - выходные параметры преобразователя

мВ - размах пульсаций выходного напряжения

кГц - частота преобразования

мкс

-максимальный коэффициент заполнения

мкс

- максимальное время импульса

2.1 Найдём коэффициент трансформации

1. Во время импульса управления:

- коэффициент трансформации.



2. Во время паузы:

Из равенства вольт-секундных площадей напряжения на индуктивности L1 внутри одного периода следует, что:

Расчет коэффициента трансформации проводится при минимальном входном напряжении В, а значит при максимальном коэффициенте заполнения.

Максимальная величина пульсаций тока не должны превышать .



А

Определим минимальный коэффициент заполнения , при .

Рассчитаем минимальное время импульса .

мкс

Т.о. мкс

2.2 Найдем величину индуктивности

Расчет величины индуктивности проводим при максимальном входном напряжении В и минимальном коэффициенте заполнения .

Максимальная величина пульсаций тока не должны превышать . Мы выберем 0.2.



А

А

А

А

мкГн

Определим минимальную величину пульсаций тока . Пульсации минимальны при В и .

А

А

А

Расчет токов 1-ой и 2-ой обмоток трансформатора TV1.

,



2.3 Рассчитаем трансформатор нашей схемы

К_з- коэффициент заполнения медью =Sмеди/Sокна=(0.2--0.3), мы выберем 0.2.

Плотность тока j выберем равной 5 (А/мм²).

Площадь меди первичной полуобмотки S1=I1/j, где I1-максимальное действующее значение тока первичной полуобмотки.

,

- найдём как площадь квадрата тока в первичной полуобмотки за период Т. . S1=1.85/5=0.37 мм².

,

- найдём как площадь квадрата тока во вторичной полуобмотки за период Т. . S2=I2/j=7/5=1.4 мм² .

.

Выберем сердечник: R36*23*15 ,Sсер =97.5 мм² .



Sокна*Sсер=415.2*97.5=3.53*10⁴мм².

3.53*10⁴мм²>3.23*10⁴ мм², значит сердечник подходящий.

Число витков первичной полуобмотки:

витков

W21=W11/n=118/3.8=31 виток.

Увеличение сопротивления с ростом частоты обусловлен так называемым скин-эффектом: на высоких частотах протекающий ток вытесняется на наружную поверхность проводника.

- глубина скин-слоя для меди на частоте 100кГц.

Из стандартных значений для ПЭВ-1 выбираем медный проводник диаметром

Наиболее заметно скин-эффект проявляется именно для толстых проводов, поэтому в качестве практической меры по борьбе с этим эффектом рекомендуется намотка провода в несколько проводников с меньшим диаметром.

- число проводников 1-ой обмотки

- число проводников 2-ой обмотки

2.4 Выбор сердечника и расчет числа витков W дросселя L1 (L2)

А - действующее значение тока через дроссель

- допустимая плотность тока

- допустимый коэффициент заполнения медью

- сечение провода

- площадь меди

мкГн

- площадь поперечного сечения сердечника

- число витков

Зададимся Тл



По данному произведению из каталога фирмы Epcos выбираем Ш-образный ферритовый сердечник Е16/8/5 с готовым зазором:

- средняя длина магнитного пути;

-площадь поперечного сечения сердечника;

- площадь окна;

- данное значение удовлетворяет расчетному

Определим число витков W и рассчитаем необходимую величину зазора д:

витков

Для данного типа сердечника из каталога выбираем величину зазора, ближайшую к расчетному значению: - величина зазора из каталога

- площадь сечения провода

- диаметр провода

Из стандартных значений для ПЭВ-1 выбираем медный проводник диаметром

2.5 Расчет емк...