Построение импульсного источника питания на основе обратнохо

Построение импульсного источника питания на основе обратноходового трансформатора

П. Вовк

Построение импульсного источника питания на основе обратноходового трансформатора (часть II)

Построение импульсного источника питания на основе обратноходового трансформатора обычно связано с трудностями расчета трансформатора. Существует несколько методик, позволяющих осуществить эти расчеты, но в большинстве своем они мало применимы в реальности, поскольку рассчитаны на как можно более широкий спектр ключевых элементов, что в конечном итоге подтверждает классическое утверждение о том, что все универсальное по параметрам хуже специализированного.В данной статье описана практическая методика расчета обратноходового трансформатора и некоторых других элементов, рассчитанных на совместную работу с популярным ключевым элементом TOP412 (TOP414) производства Power Integrations Inc.

Для примера рассчитаем схему, приведенную на рис.1, задавшись следующими исходными данными:

E1 min= 36, E1 max= 72 - минимальное и максимальное значения питающего напряжения;
Ud = 5, Id = 1, Pd = 5 B - номинальное напряжение, ток и мощность в нагрузке;
f0 - рабочая частота преобразователя (для TOP412/414 f0 = 120 : F );
h = 0,8 - предполагаемый КПД схемы преобразователя.

Рисунок 1. Упрощенная типовая схема преобразователя

1. Найдем среднее значение тока первичной обмотки при минимальном напряжении на входе схемы:

Зададимся величиной

где - максимальное напряжение на закрытом ключе S. Для TOP412 его величина ограничена 350В.


UOR < 103.

Выбираем UOR = 50.

2. Выберем напряжение стабилизации VR2. Ucm 1,5 · UOR = 1,5 · 50 = 75B. Из ряда стандартных стабилитронов выбираем P6KE100A с Ucm = 100B и PPK = 600Bm.

3. Выберем режим 1 (непрерывного тока дросселя) работы схемы. Зададимся коэффициентом K1 = 0,6.

4. Найдем

5. Рассчитаем

6. Найдем из (7) действующее значение тока первичной обмотки дросселя:

7. Из уравнения энергетического баланса (10) найдем:

8. Выбор сердечника и каркаса дросселя осуществляем, пользуясь справочными данными производителей ферритовых изделий и аксессуаров. Пользуясь справочником EPCOS (Siemens Matsushita Components), выбираем Ш-образный сердечник EFD 20/10/7 из материала N87, основные параметры которого:

Длина средней магнитной линии - Ie = 47мм Эквивалентное сечение магнитопровода - AC = 31мм² Эквивалентный объем сердечника - Ve = 1460мм³ Эффективная относительная магнитная проницаемость сердечника без зазора - mC = 1440 Эффективная индуктивность - AL = 1200 нГн/вum² Ширина намоточной части каркаса - BW = 13,2мм

9. Зададимся количеством витков вторичной обмотки w2 = 8 вum

10. Рассчитаем отношение с учетом прямого падения напряжения на диоде VD2 (для диода Шоттки типичное падение напряжения 0,4..1В):

11. Найдем число витков первичной обмотки: w1 = w2 · 9,1 = 8 · 9,1 = 73вum.

12. Рассчитаем эффективную индуктивность выбранного сердечника с зазором:

13. Найдем эффективную относительную магнитную проницаемость сердечника с зазором:

14. Рассчитаем величину зазора:

Величина зазора находится в пределах от 0,05мм до 1мм - следовательно, она рассчитана правильно.

15. Найдем максимальный диаметр провода по изоляции первичной обмотки при условии, что обмотка имеет NL сло╦в. Пусть NL = 2, тогда

Ближайший меньший стандартный провод марки ПЭТВ-2 имеет диаметр по изоляции 0,33мм. Его диаметр по меди dM = 0,28мм, площадь поперечного сечения по меди SM = 0,062мм²

16. Найдем плотность тока в первичной обмотке:

Для магнитопровода выбранного типоразмера рекомендуемая максимальная плотность тока в обмотках составляет 6А. Таким образом, расчетная величина не превышает максимально допустимую.

17. Найдем из (8) и (9) максимальное и действующее значение тока вторичной обмотки дросселя:

18. Найдем максимальный диаметр провода по изоляции вторичной обмотки при условии, что обмотка имеет NB параллельных ветвей. Пусть NB = 3, тогда

Ближайший меньший стандартный провод марки ПЭТВ-2 имеет диаметр по изоляции 0,51мм. Его диаметр по меди dM = 0,45мм, площадь поперечного сечения по меди SM = 0,16мм²

19. Найдем плотность тока во вторичной обмотке:

Для магнитопровода выбранного типоразмера рекомендуемая максимальная плотность тока в обмотках составляет 6А. Таким образом, расчетная величина не превышает максимально допустимую.

20. Максимальное обратное напряжение на диоде VD2:

Выбираем диод Шоттки MBR745 c Uобр = 45 B и Inp = 7,5 A .

Подобным образом можно рассчитывать трансформаторы не только для TOP412/414, но и для всего спектра преобразователей напряжения производства Power Integrations. Эти расчеты являются упрощенными, но, тем не менее, дают очень хорошее приближение по сравнению с распространенной программой расчета трансформаторов для импульсных источников питания PI Expert.

Литература:

Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/ Березин О. К., Костиков В. Г. Шахнов В. А. - М.:Три Л, 2000. - 398с. Сидоров И. Н., Христинин А. А., Скорняков С. В. Малогабаритные магнитопроводы и сердечники. - М.: Радио и связь, 1989. - 384с. Collateral/P6KE6.8A-D.pdf PDFFiles/top412414.pdf







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2018 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.