Методика расчета силовой цепи (пример)

Исходные данные (таблица 2.1):

· U_ВХ (В) = 10В – входное напряжение;

· U_ВХ.Δ (%) =20% – отклонение U_ВХ ;

· U_ВЫХ (В) = 3,3В – выходное напряжение;

· I_ВЫХ (А) =3,5А – выходной ток.

1) Принимается ориентировочно КПД преобразователя (в диапазоне 0,85 ÷ 0,95): η=0,9 .

2) Допустимые пульсации выходного напряжения (В) – не более 2%:

ΔU_ВЫХ = U_ВЫХ ·0,02

3) Минимальное и максимальное значения относительной длительности (коэффициент заполнения) импульса напряжения на входе индуктивного фильтра:

(2 29)

(2 30)

4) Из условия сохранения режима непрерывности токов дросселя определяется его минимальная индуктивность:

(2 31)

Выбирается ближайшее большее значение L из стандартного ряда.

5) Вычисляется ёмкость конденсатора C по индуктивности и заданному значению пульсаций выходного напряжения:

(2 32)

Принимается к установке ближайшее большее значение C из стандартного ряда. В качестве фильтровых конденсаторов большой ёмкости выбираются электролитические (полярные) конденсаторы.

6) Амплитуда тока через конденсатор:

(2 33)

7) Среднее и амплитудное значения тока дросселя:

(2 34)

8) По значениям L, I_L.СР и I_L.M из справочной литературы выбирается типовой дроссель.

9) Ключевой элемент (транзистор) выбирается по максимальному току и допустимому напряжению с учётом частоты преобразования:

(2 35)

10) Блокировочный диод выбирается по максимальному прямому току и обратному напряжению с учётом частоты преобразования:

(2 36)

2.4.2 Повышающий импульсный преобразователь.

Схема (рис. 2.6) выполнена на тех же основных элементах, но имеет иное их сочетание: к источнику питания подключена последовательная цепочка из индуктивного накопителя энергии L1, диода VD1 и сопротивления нагрузки с параллельно подключенным конденсатором фильтра С1. Коммутатор S1 включен между точкой соединения накопителя энергии L1 с диодом VD1 и общей шиной.

При открытом ключе ток от источника питания протекает через катушку индуктивности, в которой запасается энергия. Диод VD1 при этом закрыт, цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии. Напряжение на сопротивлении нагрузки поддерживается благодаря запасенной на конденсаторе фильтра энергии. При размыкании ключа ЭДС самоиндукции суммируется с напряжением питания, запасенная энергия передается в нагрузку через открытый диод VD1. Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

В отличие от схемы понижающего преобразователя, в «бустере» дроссель L1 не является элементом фильтра, а выходное напряжение становится больше входного на величину, определяемую величиной индуктивности L1 и значением коэффициента заполнения:

(2 37)