Описание и принцип работы схемы обратноходового преобразователя. Структурная схема системы управления: датчик тока, суммирующий усилитель, устройство коррекции и пр. Расчет силовой части схемы, системы управления, источника опорного напряжения и пр.
Аннотация к работе
В блоках питания электронной аппаратуры преобразователи и стабилизаторы питают ряд цепей, рассчитанных на различные градации постоянного напряжения. С развитием техники требования, предъявляемые к преобразователям и стабилизаторам электронной аппаратуры, непрерывно возрастают. В широком диапазоне мощностей преобразователи и стабилизаторы должны иметь возможно больший к. п. д. и обеспечивать высокую стабильность напряжения в различных режимах работы, пульсации выпрямленного напряжения должны быть небольшими. Увеличение к. п. д. преобразователей и стабилизаторов имеет своим следствием ряд других технико-экономических достоинств: уменьшается мощность выпрямительных устройств, снижается расход электроэнергии, уменьшаются габаритные размеры и стоимость блоков, не требуются дополнительных затрат на охлаждение, уменьшается производственная площадь, на которой установлено оборудование.Например, выходное напряжение выпрямителя зависит от изменения входного переменного сетевого напряжения, напряжение солнечной батареи - от освещенности, аккумуляторной батареи - от степени разряда и т. д. Кроме того, напряжение всех источников зависит от величины потребляемого тока, что особенно характерно для устройств соизмеримой мощности. Исходя из заданных условий (напряжения и тока нагрузки) использование непрерывных стабилизаторов крайне нежелательно изза высоких мощностей, которые должен будет рассеивать управляющий элемент и низкого кпд. В этом случае фазы работы преобразователя называются по-другому: фаза накопления энергии и фаза передачи энергии в нагрузку. В фазе накопления энергии транзистор VT1 открыт, в первичной обмотке TV1 течет ток i1, трансформатор накапливает энергию.Обобщенная структурная схема системы управления приведена на рис. Рассмотрим каждое звено структурной схемы в отдельности: Датчик тока: Датчик тока (рис.3.2) служит для формирования тока, пропорционального выходному стабилизируемому параметру. Для датчика тока в качестве согласующего устройства используется инвертирующий ОУ (рис.3.3), который усиливает сигнал до уровня, удобного для дальнейших преобразований. Схема ИОН, используемого в преобразователе, изображена на рисунке 3.6. Структурная схема широтноимпульсного преобразователя приведена на рис.3.7: Рисунок 3.7 - Структурная схема широтноимпульсного преобразователяТок первичной обмотки трансформатора: Коэффициент трансформации: , где: U1-входное напряжение принимаем равным 160В, учитывая, что максимальный ток возникает при минимальном напряжении; Отсюда: Ток первичной обмотки: По результатам расчетов был выбран n-канальный полевой транзистор IRF730 со следующими параметрами: Uсиmax=400В, Ісмах=5.5А. Рассчитаем номинальное сопротивление нагрузки схемы: Выберем конденсатор К73-17 имп, 1 МКФ, 250 В, 5%. Рассчитаем максимальное обратное напряжение, прикладываемое к диодам выпрямителя: Ток, протекающий через диоды выпрямителя: Ivd=I1=0.75A. Так как жестких требований к качеству напряжения на выходе входного фильтра нет, и величина пульсаций в нем зачастую определяется допустимой амплитудой переменной составляющей конденсатора, зададимся значением К?п = 0,05, удовлетворяющим большинству используемых конденсаторов.Был выбран драйвер HCPL 5150, удовлетворяющий требованиям технического задания. Схема подключения драйвера с полевым транзистором изображена на рисунке 2.2.1: Рис.1.2.1 - Схема подключения драйвера. Расчет датчика тока: В качестве датчика тока используем шунт ШСМ 75-0,1-5А. При протекании через него тока Ін=2А его выходное напряжение составит: Расчет согласующего устройства: Исходные данные: Uвх = 50МВ, Uвых = 10В. Рассчитаем коэффициент усиления: Зададим резистор R2 = 10 КОМ.При выполнении данного курсового проекта была разработана система управления импульсным регулятором тока на основе обратноходового преобразователя, управляемым по принципу широтноимпульсного модулирования.
План
Содержание
Введение
1. Анализ технического задания
2. Выбор системы управления
3. Расчет схемы
3.1 Расчет силовой части схемы
3.2 Расчет системы управления
Заключение
Список литературы
Введение
Потребителями электроэнергии постоянного тока в диапазоне мощностей, характерных для транзисторных преобразователей, являются электронная аппаратура всевозможного функционального назначения, маломощный электропривод, аккумуляторные батареи.
Одной из актуальных задач в области электропитания электронной аппаратуры является создание экономичных полупроводниковых преобразователей, стабилизаторов и регуляторов постоянного напряжения или тока.
В блоках питания электронной аппаратуры преобразователи и стабилизаторы питают ряд цепей, рассчитанных на различные градации постоянного напряжения. При этом в зависимости от данных электронного устройства необходимо как преобразование напряжения (повышение или понижение), так и его стабилизация.
С развитием техники требования, предъявляемые к преобразователям и стабилизаторам электронной аппаратуры, непрерывно возрастают. В широком диапазоне мощностей преобразователи и стабилизаторы должны иметь возможно больший к. п. д. и обеспечивать высокую стабильность напряжения в различных режимах работы, пульсации выпрямленного напряжения должны быть небольшими.
Требование малых потерь в большинстве случаев является особо важным, поскольку в качестве первичного источника в основном или аварийном (при исчезновении питающего напряжения) режимах часто используются химические источники электрической энергии, обладающие ограниченными энергоресурсами. Увеличение к. п. д. преобразователей и стабилизаторов имеет своим следствием ряд других технико-экономических достоинств: уменьшается мощность выпрямительных устройств, снижается расход электроэнергии, уменьшаются габаритные размеры и стоимость блоков, не требуются дополнительных затрат на охлаждение, уменьшается производственная площадь, на которой установлено оборудование.
Значительное уменьшение потерь в непрерывных преобразователях и стабилизаторах не может быть достигнуто изза того, что часть мощности теряется в регулирующих элементах. Одним из путей решения задачи создания экономических и эффективных стабилизированных преобразователей напряжения является использование импульсных методов регулирования, при которых воздействие на величину напряжения достигается изменением режима работы переключающих элементов.
Импульсное регулирование уже нашло широкое применение в автоматизированных схемах электропривода для промышленности, транспорта и авиации. Однако электронная аппаратура предъявляет все более жесткие требования к параметрам выходного напряжения. Это касается прежде всего допустимой пульсации и допустимой нестабильности.
Вывод
При выполнении данного курсового проекта была разработана система управления импульсным регулятором тока на основе обратноходового преобразователя, управляемым по принципу широтноимпульсного модулирования. Полученный регулятор удовлетворяет всем начальным условиям проекта.
При разработке импульсного преобразователя был получен опыт по управлению вторичными источниками электропитания, закреплены полученные ранее знания, а также получен дополнительный опыт по расчету различных элементов электронных схем.
Список литературы
1 - В.М. Герасимов, В.А. Скворцов. Электронные цепи и микросхемотехника. Часть II: Методические указания к курсовому проекту. - Томск: ТМЦ ДО, 2001. - 38 с.