Рефераты про
Сборник лучших рефератов

Рефераты на тему:

Словари
Биографии
Библиотека
Фразы и цитаты
Происхождение фамилий
Пословицы
Поговорки
Скороговорки
Загадки для детей

Рефераты на технические темы

Преобразователь постоянного напряжения

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Исходные данные

Проектирование и расчет

Описание работы схемы и назначение ее элементов

Спецификация элементов

Список литературы

Введение

Полупроводниковые преобразователи электрической энергии

Устройства силовой электроники представляют собой очень широкую и быстро развивающуюся область техники. Одним из важнейших объектов изучения в данной области является полупроводниковый преобразователь электрической энергии.

Полупроводниковый преобразователь является основным элементом источников вторичного электропитания, используется в системах электропривода, автотранспорта, связи, в компьютерной и бытовой технике.

В общем виде преобразователем электрической энергии является устройство, которое связывает две (или более) электрические системы с отличающимися друг от друга параметрами и позволяет по заданному закону изменять эти параметры, обеспечивая обмен электрической энергией между связуемыми объектами.

Для преобразования электрической энергии совместно с полупроводниковым преобразователем могут использоваться другие виды преобразователей - трансформаторы, дроссели, конденсаторы.

Основными элементами полупроводникового преобразователя являются: выпрямитель, инвертор и силовой трансформатор.

Исходные данные

ДАНО:

Напряжение питания – U ₁ = ± 5B± 10%(пост. тока)

Напряжение выходное – U _н = ± 15B± 1%(пост. тока)

Мощность нагрузки – P _н = 10Вт

Допустимая амплитуда пульсаций – к _п = 0,05

ВОПРОСЫ:

Разработать функциональную и принципиальную схему преобразователя.

Выбрать и рассчитать элементы схемы.

Определить параметры преобразователя.

Описать работу схемы и назначение ее элементов.

Составить спецификацию элементов.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ:

Принципиальная электрическая схема.

Проектирование и расчет

Схема преобразователя.

На рис. 1 показана схема двухтактного преобразователя с самовозбуждением с выходом на постоянном токе.

Схема содержит работающие в ключевом режиме транзисторы VT1 и VT2, трансформатор TV, магнитопровод которого выполнен из материала с прямоугольной петлей гистерезиса (рис. 2.), выпрямительный мост VD и конденсатор С, сглаживающий пульсации напряжение на нагрузке.

Трансформатор TV имеет три обмотки: первичную (коллекторную W1), вторичную W2 и базовую W _Б . Первичная и базовая обмотки выполнены из двух полуобмоток с выведенной средней точкой.

Выбор и расчет элементов схемы.

Выбор частоты:

Одним из важнейших параметров полупроводникового преобразователя является частота преобразования инверторного звена. Частота выбирается с учетом множества факторов, таких как необходимые массогабаритные показатели, простота схем управления, схем коммутации и других схемных решений, надежность, устойчивость к перегрузкам и т.п.

Повышение частоты работы преобразователей с 50Гц до нескольких десятков килогерц позволило резко уменьшить массогабаритные показатели устройства за счет уменьшения массы и габаритов силового трансформатора, а также массы и габаритов конденсаторов и дросселей.

В тоже время излишнее повышение частоты преобразования приводит к целому ряду отрицательных последствий. Возрастают потери в ключевых элементах за счет увеличения доли динамических потерь, растут потери в стали магнитопровода трансформатора. На высокой частоте начинают проявляться такие негативные явления, как паразитные индуктивности и емкости соединительных проводов, возникает необходимость учитывать эффект вытеснения тока в обмотках трансформаторов и дросселей.

Таким образом, повышение частоты преобразования полупроводникового преобразователя является действенным способом понижения их массогабаритных показателей.

Исходя из вышеописанного, для расчета данной схемы (двухтактного преобразователя) целесообразно задаться частотой 20кГц.

Частота преобразования напряжения – f = 20 кГц.

Выбор материала и конструкции магнитопровода трансформатора:

Наиболее важными характеристиками материала магнитопровода высокочастотного трансформатора являются удельные потери мощности в материале магнитопровода и значение индукции насыщения B _s .

В качестве материала высокочастотных трансформаторов (до сотен кГц) в настоящее время могут быть использованы ферриты.

Ферриты обладают низкими значениями удельных потерь, приемлемыми значениями индукции насыщения (B _s < 0,4 Тл) и высокой магнитной проницаемостью.

Для данной частоты (20 кГц) рекомендуется выбрать сердечник типа К из феррита марки 2000НМ3.

Расчет выпрямителя с активно-емкостной нагрузкой:

Схема выпрямителя – однофазная мостовая (m = 2).

Определяем ориентировочные значения коэффициентов B и D для m = 2:

B = 0,9; D = 2,15.

Максимальное выпрямленное напряжение U _{н max} = 15,15В.

Ориентировочно определяем параметры однофазной мостовой схемы при работе на активно-емкостную нагрузку (ток нагрузки - I _н = P _н /U _н = 0,66А):

U _обр = Ц ` 2ВU _{н max} = Ц ` 2*0,9*15,15 = 19,28В

I _{пр ср} = 0,5I _н = 0,5*0,66 = 0,33А

I _пр = 0,5DI _н = 0,5*2,15*0,66 = 0,71А

S _тр = 0,707DBP _н = 0,707*2,15*0,9*10 = 13,68Вт

U _обр – обратное напряжение вентиля (В), I _{пр ср} , I _пр , I _{пр m} – действующее и амплитудное значение тока вентиля (А), S _тр – габаритная мощность трансформатора (Вт),

По вычисленным значениям U _обр и I _{пр ср} выбираем диодную сборку типа “КЦ412А” , для которых U _обр = 50В > 19,28В; I _{пр ср max} = 1А > 0,33А; 1,57 I _{пр ср max} = 1,57А > 0,72А; U _пр = 1,2В.

Определяем сопротивление вентиля в прямом направлении r _пр (Ом):

r _пр = U _пр /I _{пр ср} = 1,2/0,33 = 3,64Ом.

Определяем сопротивление обмоток трансформатора r _тр (Ом):

r _тр = k _r U _н ^4Ц SfB _s /Р _н /I _н fB _s = 3,5*15* ^4Ц 20000*0,2/10 /0,66*20000*0,2 = 52,5*4,474/2640 = 52,5/11811,36 = 0,09Ом,

при k _r = 3,5; S = 1.

k _r – коэффициент, зависящий от схемы выпрямления; S – число стержней трансформатора, на которых помещены его обмотки.

Сопротивление фазы r (Ом):

r = r _тр +2r _пр = 0,09+2*3,64 = 7,37Ом.

Определяем коэффициент А:

A = I _нp r/mU _н = 0,66*3,14*7,37/2*15= 0,51

По коэффициенту А определяем коэффициенты:

В = 1,25; D = 1,9; F = 4,8.

Определяем параметры трансформатора и вентелей:

U ₂ , I ₂ – напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора; I ₁ , U ₁ - напряжение и ток первичной обмотки трансформатора.

Е ₂ = U ₂ = BU _н = 1,25*15 = 18,75В

I ₂ = 0,707DI _н = 0,707*1,9*0,66 = 0,89А

Е ₁ = U ₁ = 5В

I ₁ = 0,707DI _н U ₂ /U ₁ = 0,707*1,9*0,66*18,75/5= 3,32А

S ₂ = S ₁ ’ = S _тр ’ = 0,707BDP _н = 0,707*1,25*1,9*10 = 16,79Вт

I _пр = 0,5DI _н = 0,5*1,9*0,66 = 0,63А < 1,57 I _{пр ср max} = 1,57А

U _обр = Ц ` 2ВUн _max = Ц ` 2*1,25*15,15 = 26,78В

I _{пр m} = 0,5FI _н = 0,5*4,8*0,66 = 1,58А

Таким образом, выбранная предварительно диодная сборка типа “КЦ412А” пригодна для работы в схеме выпрямления.

Определяем при А = 0,51 коэффициент Н = 88

Определяем емкость конденсатора С (мкФ):

С = Н/ к _п r = 88/0,05*7,37 = 238,81 мкФ

Выбираем конденсатор типа “К 50-20” на номинальное напряжение 25В номинальной емкости 500мкФ.

Уточняем величину пульсаций к _п = Н/ Сr = 88/500*7,37 = 0,02, т.е. пульсация менее заданного значения.

Расчет трансформатора и остальных элементов схемы:

1. Для расчета необходимо задаться КПД трансформатора - h , значениями электромагнитных нагрузок: магнитной индукции - B _s (Тл) и плотностью тока в обмотках - j(А/мм ² ), коэффициентом заполнения медью магнитопровода - к _o , коэффициентом заполнения сталью/сплавом сечения магнитопровода - к _с , коэффициентом длительности импульса - к _ф . Значения вышеперечисленных расчетных данных примем по рекомендациям для данного типа сердечника:

h = 0,85;

B _s = 0,2 Тл;

j = 12,5 А/мм ² ;

к _o = 0,13;

к _с = 1;

к _ф = 1.

Определяем расчетную мощность трансформатора по формуле S _рас (Вт):

S _рас = 1/2Ц ` 2h [ 2(1+Ц ` 2h )Р _н] = 0,601*44,042 = 26,469 Вт

3. Для выбора типоразмера магнитопровода следует рассчитать произведение, где S _c - площадь поперечного сечения стержня трансформатора, S _o - площадь окна магнитопровода:

S _c S _o = S _рас 10 ² /2к _ф fBjk _c k _o = 2646,9/2*20*10 ³ *0,2*12,5*0,13 = 0,2036 см ⁴ .

Ближайшее, большее к расчетному значение S _c S _o – 0,271 см ⁴ .

По нему выбираем типоразмер магнитопровода: К 20ґ 10ґ 6

b a d

Размеры магнитопровода К 20ґ 10ґ 6:

a = 5 мм, b = 6 мм, d = 10 мм, D = 20 мм.

Средняя длина магнитной силовой линии l _c = 5,03см.

Масса магнитопровода G _ст = 6,7г.

Площадь окна магнитопровода S _o = 1,13см ² .

Площадь поперечного сечения стержня трансформатора S _c = 0,24см ² .

Потери в магнитопроводе трансформатора Р _ст (Вт):

Р _ст = Р _уд G _ст , где Р _уд – удельные потери в 1 кг материала магнитопровода при нормированных значениях магнитной индукции и частоты (Вт/кг);

Р _уд = 30 Вт/кг, G _ст = 6,7г = 0,0067кг.

Р _ст = 30*0,0067 = 0,201 Вт.

4. Число витков первичной вторичной и базовой обмоток трансформатора:

w ₁ = U ₁ (1-0,5D U)10 ⁴ /4k _ф fB _s S _c k _c

w ₂ = U ₂ (1+0,5D U)10 ⁴ /4k _ф fB _s S _c k _c

w _б = U _б (1+0,5D U)10 ⁴ /4k _ф fB _s S _c k _c

D U - относительное изменение напряжения на выходе трансформатора (В)

D U = 0,035 B.

w ₁ = 5*(1-0,5*0,035)* 10 ⁴ /4*20000*0,2*0,24 = 49125/3840 = 12,79 ” 13

w ₂ = 18,75*(1+0,5*0,035)* 10 ⁴ /4*20000*0,2*0,24 = 190781,25/3840 = 49,68 ” 50

w _б = 4*(1+0,5*0,035)*10 ⁴ /4*20000*0,2*0,24 = 40700/3840 = 10,59 ” 11

(U _б = 4* U _{бэ нас} = 4В, т.к. U _{бэ нас} = 1В)

Действующее значение тока холостого хода - I ₀ (А):

I ₀ = Ц I ² _0p + I ² _0a = 0,123А,

где I _0a - действующее значение активной составляющей тока холостого хода (А),

I _0a = Р _ст / U ₁ *(1- 0,5*D U) = 0,201/5*(1-0,5*0,035) = 0,201/4,9125 =0,041А

а I _0p - действующее значение реактивной составляющей тока холостого хода (А),

I _0p = Ц ` 2Нl _c *10 ^-2 /w ₁ = Ц ` 2*40*0,0267/13 = 1,51/13 = 0,116А

где Н – эффективное значение напряженности магнитного поля (А/м),

Н = 40А.

6. Действующее значение тока первичной обмотки трансформатора - I ₁ (А); расчет транзисторов и резисторов:

I ₁ = Ц 0,5*(2*( I _б *w _б /w ₁ ) ² +(I ₂ *w ₂ /w ₁ ) ² +I ₀ ² ) = Ц 0,5*(2*(0,969*11/13) ² + (0,89*50/13) ² + 0,0151) = Ц 13,077 = 3,616А

Где I ₂ - тока вторичной обмотки трансформатора (А),

I ₂ = 0,89А,

I _б - тока базовой обмотки трансформатора (А),

I _б = I _{б нас} /Ц ` 2 = 1,37/Ц ` 2 = 0,969А,

I _{б нас} – ток базы, необходимый для насыщения транзистора (А),

I _{б нас} = I _{к нас} *k _нас /h _{21 э min} = 9,82*1,4/12 = 1,37А,

k _нас – минимальный коэффициент насыщения транзистора,

I _{к нас} – значение тока коллектора открытого транзистора,

h _{21 э min} – минимальный коэффициент передачи тока.

Принимаем

k _нас = 1,4

I _{к нас} = U ₂ *I ₂ /h ( U _{1 min} – U _{кэ нас} ) = 18,75*0,89/0,85*(4,5-2,5) = 16,69/1,7 = 9,82А

U _{кэ нас} = 2,5В

U _{кэ max} – максимальное напряжение на закрытом транзисторе преобразователя (В),

U _{кэ max} = 2,4* U _{1 max} = 2,4*5,5 = 13,2В

По значениям тока I _{к нас} и напряжения U _{кэ max} из справочника выбираем тип транзистора и определяем его основные параметры:

Выбираем транзистор марки “КТ 805 А”

U _{кэ max} = 160В

I _{к max} = 5А

P _{к max} = 15Вт

h _{21 э} = 15

I _{с max} = 150А

f _гр = 20Мгц

Проверяем, не превышает ли максимально допустимый ток коллектора выбранного транзистора значение I _{к max} .

I _{к max} = I _{к нас} *k _нас * h _{21 э max} /h _{21 э min} = 9,82*1,4 = 13,75А

Определяем значение мощности Р _к (Вт), рассеиваемой транзистором преобразователя:

Р _к = 0,5* U _{кэ нас} * I _{к нас} + U _{1 max} * I _{к max} *t _т *f*к _д = 0,5*2,5*9,82+5,5*13,75*7,96*10 ^-9 *20*10 ³ *0,5 = 12,275 + 0,006 = 12,281Вт

Коэффициент динамических потерь - к _д = 0,5

t _т = 1/(2*p *f _гр ) = 7,96*10 ^-9

Сопротивление резисторов R _б (Ом):

R _б = (U _б - U _{бэ нас} )/ I _{б нас} = (4-1)/1,37 = 2,19 Ом

Выбираем постоянный непроволочный резистор марки “С2-13-025”, пределы сопротивления которого от 1 Ом до 1Мом, наибольшее рабочее напряжение – 250В.

7. Поперечные сечения проводов первичной, вторичной и базовой обмоток:

q’ ₁ = I ₁ /j = 3,616/12,5 = 0,2893 мм ²

q’ ₂ = I ₂ /j = 0,89/12,5 = 0,0712 мм ²

q’ _б = I _б /j = 0,969/12,5 = 0,07752 мм ²

Выбираем обмоточный провод круглого поперечного сечения марки ПЭВ – 1.

Поперечное сечение:

q ₁ = 0,1886 мм ²

q ₂ = q _б = 0,06605 мм ²

Диаметры проводов без изоляции:

d ₁ = 0,49 мм

d ₂ = d _б = 0,29 мм

Диаметры проводов с изоляцией:

d _и1 = 0,53 мм

d _и2 = d _иб = 0,33 мм

Уточняем плотность тока в обмотках:

j ₁ = I ₁ / q ₁ = 3,616/0,1886 = 19,17 А/мм ²

j ₂ = I ₂ / q ₂ = 0,89/0,06605 = 13,47 А/мм ²

j _б = I _б / q _б = 0,969/0,06605 = 14,67 А/мм ²

Средняя плотность тока в обмотках:

j = ^4Ц j ₁ * j ₂ * j _б ” 7,2106 А/мм ²

Конструктивный расчет трансформатора:

Среднее значение высоты (длины) намоточного слоя первичной обмотки h _{об 1} (мм):

h _{об 1} = (p /2)*[ 3*(d/2-d _г )+d _ост /2] = 1,57*(3*(5-0,5)+1,55) = 23,6285 мм

d _ост – остаточный диаметр = 3,1 мм

d _г – толщина изоляции магнитопровода = 0,5 мм

Число витков в одном слое первичной обмотки w _{сл 1} при k _у = 0,75:

w _{сл 1} = h _{об 1} *k _у /d _и1 = 23,6285*0,75/0,53 = 33,4365

Число слоев первичной обмотки n _{сл 1} :

n _{сл 1} = w ₁ / w _{сл 1} = 13/33,4365 = 0,389 ” 1

Радиальный размер первичной обмотки катушки d ₁ (мм):

d ₁ = 1,2* n _{сл 1} *d _и1 = 1,2*1*0,53 = 0,636мм

Внутренний диаметр после намотки первичной обмотки d _{вн 1} (мм):

d _{вн 1} = d –2d ₁ = 10-1,272 = 8,728мм

Средняя высота слоя базовой обмотки h _{об б} (мм):

h _{об б} = p [ d _{вн 1} –d _{б пр]} = 3,14*[ 8,728–1,272] = 23,412 мм

Радиальный размер базовой обмотки катушки d _{б пр} (мм):

d _{б пр} = (d ₁ *S _б )/S _б* = (0,636*7,752)/3,876 = 1,272 мм

Расчетная габаритная мощность базовой обмотки S _б (Вт):

S _б = 2 U _б I _б = 2*4*0,969 = 7,752 Вт

Расчетная мощность базовой обмотки S _б (Вт):

S _б* = U _б I _б = 4*0,969 = 3,876 Вт

Число витков в одном слое базовой обмотки w _{сл б} при k _у = 0,75:

w _{сл б} = h _{об б} *k _у /d _иб = 23,412*0,75/0,33 = 53,209

Число слоев базовой обмотки n _{сл б} :

n _{сл б} = w _б / w _{сл б} = 11/53,209 = 0,206 ” 1

Радиальный размер базовой обмотки катушки d _б (мм):

d _б = 1,2* n _{сл б} *d _иб = 1,2*1*0,33 = 0,396 мм

Средняя высота слоя вторичной обмотки h _{об 2} (мм):

h _{об 2} = p [ d _{вн 1} –d _{2 пр]} = 3,14*[ 8,728–1,272] = 23,412 мм

Радиальный размер вторичной обмотки катушки d _{2 пр} (мм):

d _{2 пр} = (d ₁ *S ₂ )/S _2* = (0,636*33,375)/16,688 = 1,272 мм

Расчетная габаритная мощность вторичной обмотки S ₂ (Вт):

S ₂ = 2 U ₂ I ₂ = 2*18,75*0,89 = 33,375 Вт

Расчетная мощность вторичной обмотки S ₂ (Вт):

S _2* = U ₂ I ₂ = 18,75*0,89 = 16,688 Вт

Число витков в одном слое вторичной обмотки w _{сл 2} при k _у = 0,75:

w _{сл 2} = h _{об 2} *k _у /d _и2 = 23,412*0,75/0,33 = 53,209

Число слоев вторичной обмотки n _{сл 2} :

n _{сл 2} = w ₂ / w _{сл 2} = 50/53,209 = 0,94 ” 1

Радиальный размер вторичной обмотки катушки d ₂ (мм):

d ₂ = 1,2* n _{сл 2} *d _и2 = 1,2*1*0,33 = 0,396 мм

Остаточный диаметр после намотки обмоток d _ост (мм):

d _ост = d – (d ₁ + d _б +d ₂ ) = 10 – (0,636 + 0,396+0,396) = 8,572 мм

9. Проверочный расчет трансформатора:

Средняя длина витка обмотки трансформатора l _ср (мм):

l _ср = 2*(a + b + p r _ср )*10 ^-3 = 2*(5 + 6 + 3,14*0,318)* 10 ^-3 =0,024 мм

а = (D – d)/2 = (20-10)/2 = 5 мм

r _ср = d ₁ /2 = 0,636/2 = 0,318

Масса меди всех обмоток G _м (г):

G _м = G _м1 + G _м2 + G _мб = 0,5242+0,7044+0,1291 = 1,3577 г

Масса меди первичной обмотки G _м1 (г):

G _м1 = w ₁ * l _ср *g ₁ = 13*0,024*1,68 = 0,5242 г

Масса меди вторичной обмотки G _м2 (г):

G _м2 = w ₂ * l _ср *g ₂ = 50*0,024*0,587 = 0,7044 г

Масса меди базовой обмотки G _мб (г):

G _мб = w _б * l _ср *g _б = 11*0,024*0,587 = 0,1291 г

Коэффициент заполнения окна магнитопровода медью k ₀ :

k ₀ = (q ₁ * w ₁ + q ₂ * w ₂ + q _б * w _б )*10 ^-2 /S ₀ = (0,1886*13+0,06605*50+0,06605*11)* 10 ^-2 /1,13 = 0,065/1,13 = 0,058

Масса изоляции G _из (г):

G _из = (1 - k ₀ )* G _м * g _из * k _из / 8,9*k ₀ = (1-0,058)*1,3577*0,7/8,9*0,058 = 0,895/0,5162 = 1,734 г

Удельная масса изоляции g _из (г/см ³ ):

g _из = 1 г/см ³

Коэффициент укладки изоляции k _из :

k _из = 0,7

Масса трансформатора G _т (г):

G _т = G _м + G _из + G _ст = 1,3577 + 1,734 + 6,7 = 9,7917 г

Активное сопротивление обмоток при максимальной температуре окружающей среды:

r ₁ = w ₁ * l _ср *k _t * k _j / 57*q ₁ = 13*0,024*1,24/57*0,1886 = 0,3869/10,7502 = 0,0359

r ₂ = w ₂ * l _ср *k _t * k _j / 57*q ₂ = 50*0,024*1,24/57*0,06605 = 1,488/3,7649 = 0,3952

r _б = w _б * l _ср *k _t * k _j / 57*q _б = 11*0,024*1,24/57*0,06605 = 0,3274/3,7649 = 0,0869

Коэффициент, учитывающий увеличение удельного сопротивления меди с повышением температуры:

k _t = 1+0,004*(Т _с +D Т-20) = 1+0,004*(30+50-20) = 1,24

k _j = 1 (коэффициент увеличения сопротивления провода в зависимости от частоты тока питающей сети), Т _с = 30° С (макс. Температура окружающей среды), D Т = 50° С (температура перегрева обмоток).

Относительное значение активной составляющей напряжения короткого замыкания U _к.а :

U _к.а = (I ₁ /U ₁ )*( r ₁ * r ₂ ’) = (2,58/5)*(0,0359+0,103) = 0,516*0,1389 = 0,0717

Приведенное к первичной обмотке, активное сопротивление вторичной обмотки:

r ₂ ’ = r ₂ *( w ₁ / w ₂ ) = 0,3952*(13/50) = 0,103

Относительное значение реактивной составляющей напряжения короткого замыкания U _к.р :

U _к.р = [ 2*p *m ₀ *f* I ₁ * w ₁ ² / U ₁ *(D+2*d ₂ )] *(d ₁ + d _б +d ₂ )/3* l _ср ² /4 = [ 2*3,14*3,4*10 ^-7 *20000*3,616* 169/ 5*(20+0,792)] *1,428/3* 0,00058 /4 = 26,097/103,96*0,476*0,000145 = 17,33*10 ^-6

Магнитная постоянная m ₀ (Гн/м):

m ₀ = 4h *10 ^-7 = 3,4*10 ^-7 Гн/м

Относительное значение напряжения короткого замыкания U _к :

U _к = Ц U ² _к.а + U ² _к.р = 0,0717

Потери в меди обмоток:

Р _м1 = I ₁ ² * r ₁ = 13,075*0,0359 = 0,469

Р _мб = I _б ² * r _б = 0,939*0,0869 = 0,0816

Р _м2 = I ₂ ² * r ₂ = 0,7921*0,3952 = 0,313

Суммарные потери в меди всех обмоток:

Р _м = Р _м1 + Р _м2 + Р _мб = 0,469+0,0816+0,313 = 0,8636

Коэффициент полезного действия трансформатора:

h = 1-( Р _м + Р _ст )/ ( Р _м + Р _ст + Р _н ) = 1-(0,8636+0,201)/(0,8636+0,201+10) = 1-0,096 = 0,904

10. Тепловой расчет трансформатора:

Температура перегрева обмоток относительно окружающей среды D Т:

D Т ” (Р _м + Р _ст )/ a _m *S _охл = (0,8636+0,201)/12*1214,03 = 1,0646/14568,384 = 73,08*10 ^-6

Коэффициент теплоотдачи трансформатора a _m (Вт/м ² *° С):

a _m = 12 Вт/м ² *° С

Общая поверхность охлаждения для тороидального трансформатора S _охл :

S _охл = [ p *(D+2d ₁ + 2d _б +2d ₂ ) ² -p *d ² _ост] /2+p *(D+2d ₁ + 2d _б +2d ₂ )*b = 1214,03 м ²

Описание работы схемы и назначение ее элементов

Схема работает следующим образом. При открытом транзисторе VT1, напряжение источника питания приложено (если пренебречь относительно малым напряжением на открытом транзисторе) к первичной полуобмотке W1, и создает на базовых обмотках напряжение с полярностью, поддерживающей транзистор VT1 в открытом, а транзистор VT2 в закрытом состоянии.

Под действием напряжения, приложенного к первичной полуобмотке, магнитопровод трансформатора перемагничивается по участку 1-2 петли гистерезиса, резко возрастает его намагничивающий ток (ток коллектора VT1). При достижении коллекторным током значения I _кмакс =B*I _б , транзистор VT1 выходит из состояния насыщения, падение напряжения на нем увеличивается, а напряжение на всех обмотках трансформатора уменьшается. Последнее приводит к уменьшению коллекторного тока открытого транзистора. При этом рабочая точка движется по участку 3-2 петли гистерезиса, и напряжения на обмотках трансформатора меняют знак; транзистор VT1 закрывается, открывается транзистор VT2. После этого магнитопровод трансформатора перемагничивается по участку 2'-1' петли гистерезиса, и все процессы в схеме повторяются. Ток коллектора открытого транзистора складывается из приведенных к первичной обмотке тока нагрузки I _Н' , базового I _Б' . Так как петля гистерезиса прямоугольная, ток коллектора имеет прямоугольную форму со "всплеском" в конце полупериода.

Ток закрытого транзистора примерно равен обратному току коллектора. Напряжение на обмотках трансформатора имеет вид симметричных импульсов прямоугольной формы. Напряжение на нагрузке постоянно. Максимальная магнитная индукция в трансформаторе равна индукции насыщения Bs материала магнитопровода. В течение полупериода индукция в трансформаторе изменяется по линейному закону от -B _S до +B _S .

Принцип действия двухтактного преобразователя напряжения

Двухтактные преобразователи с насыщающимся трансформатором используются как задающие генераторы для усилителей мощности и автономные маломощные источники электропитания. Их основные достоинства – простота схемы, а также нечувствительность к коротким замыканиям в цепи нагрузки. При коротком замыкании в цепи нагрузки срываются автоколебания преобразователя и транзисторы закрываются. Недостатком преобразователей с насыщающимся трансформатором является наличие выбросов коллекторного тока в момент переключения транзисторов, что ведет к увеличению потерь в преобразователе.

Спецификация элементов

N	Обозначение	Наименование	Кол-во	Примечание
1	Транзисторы VT1 и VT2	КТ 805 А	2	биполярные транзисторы p-n-p. U _{кэ max} = 160В; I _{к max} = 5А; P _{к max} = 15Вт
2	Магнитопровод трансформатора TV	К 20ґ 10ґ 6	1	феррит марки 2000НМ3; средняя длина магнитной силовой линии l _c = 5,03см; масса G _ст = 6,7г
3	Обмоточный провод трансформатора TV	ПЭВ – 1 номинального диаметра без изоляции: 0,49 мм и 0,29 мм	2	круглого поперечного сечения: 0,1886 мм ² и 0,06605 мм ² диаметры проводов с изоляцией: 0,53 мм и 0,33 мм
3	Резисторы R _б	С2-13-025	2	пределы сопротивления которого от 1 Ом до 1Мом, наибольшее рабочее напряжение – 250В
4	Выпрямительный мост VD	КЦ412А	1	средний выпрямляющий ток 1А; U _{обр max} = 50В
5	Конденсатор С _н	К 50-20	1	номинальное напряжение 25В номинальной емкости 500мкФ.

Список используемой литературы

Моин В.С., Лаптев Н.Н. Стабилизированные транзисторные преобразователи.- М.: Энергия, 1972г.

Глебов Б.А. Магнитно-транзисторные преобразователи напряжения для питания РЭА.-М.: Радио и связь, 1981г.-251 с.

В.Е. Китаев, А.А. Бокуняев, М.Ф. Колканов Расчет источников электропитания устройств связи – М.: Радио и связь, 1993г.

Ссылки в интернет

http://www.mcu.ru/ - Мир силовой электроники.

http://zpostbox.chat.ru/index.htm - Узлы электронных схем.

http://students.nizhny.ru/ - Схемотехника.

Рефераты по литературе