Проектирование источника питания с бестрансформаторным входом - Курсовая работа

Неотъемлемой частью любого электронного устройства или аппаратуры являются источники вторичного электропитания, назначение которых обеспечивать ее бесперебойным снабжением электрической энергии требуемого качества. В настоящее время основное внимание специалистов сосредоточено на создании высокоэффективных блоков питания, построенных на основе высокочастотных регулируемых преобразователей. Рабочие частоты преобразования в пределах от 20 до 150 КГЦ позволяют получить малогабаритные сетевые блоки питания с высокими удельными массогабаритными показателями.Предполагается выполнить такой КСН на основе стабилизатора в интегральном исполнении, поэтому его КПД составит порядка 90 %: Таким образом, мощность на входе КСН составит: Мощность дополнительного канала Выходная мощность однотактного преобразователя напряжения (ОПН) составит: Примем КПД ОПН (?ОПН) равным 95%: Таким образом, мощность на входе ОПН составит: Мощность на входе ОПН является мощностью на выходе сетевого выпрямителя. Номинальное напряжение на выходе мостового сетевого выпрямителя: Напряжение на выходе мостового сетевого выпрямителя с учетом отклонений напряжения питающей сети переменного тока составит: · Напряжение на выходе СВ при 20%: · Напряжение на выходе СВ при - 30%: Мощность на входе ОПН является мощностью на выходе сетевого выпрямителя.Используем для разрабатываемого источника питания сетевой выпрямитель, схема которого представлена на рис.Диоды для сетевого выпрямителя выбираем согласно следующих условий: · Диод должен быть рассчитан на средний ток не менее половины тока нагрузки: · Обратное напряжение на диоде составляет: Выбираем диоды 2Д 202 Р, которые имеют следующие параметры: · предельно допустимый средний ток: Icp = 3.5 (A);Номинал резистора, ограничивающего ток заряда выходного конденсатора, найдем из условия: где максимально возможная амплитуда напряжения питающей сети переменного тока;· определим параметр А из выражения: · где р = 2, ; Т.к. это уравнение не имеет решений, найдем графически, для этого построим зависимость напряжение ток резистор конденсатор рис.Примем коэффициент пульсации (kp) на выходе равным 3%, тогда емкость конденсатора на выходе выпрямителя равнаЗначения сопротивлений резисторов связаны выражением: , где - минимальное напряжение стабилизации микросхемы данного типа, - ток потребления микросхемы : . В данном случае нагрузкой для микросхемы будет делитель, образуемый резисторами и : Значение тока нагрузки должно быть более : .Силовая часть разрабатываемого источника питания построена на основе однотактного преобразователя напряжения.Рассчитаем минимальное амплитудное значение напряжения, на первичной обмотке трансформатора, исходя из следующего выражения: где Рассчитаем минимальное амплитудное значение напряжения, на вторичной обмотке трансформатора, исходя из следующего выражения: где - напряжение на выходе ОПН (входе КСН); Рассчитаем максимальное амплитудное значение напряжения, на вторичной обмотке трансформатора, исходя из следующего выражения: Эффективные значения напряжений на первичной и вторичных обмотках трансформатора определяются выражением: Эффективные значения токов вторичных обмоток трансформатора определяются выражением: Эффективное значение тока в первичной обмотке трансформатора определяется выражением: Определим габаритную мощность трансформатора: Для сердечника трансформатора в качестве материала выберем феррит марки М3000НМ1-А. Для выбора типа и номинала сердечника трансформатора определим произведение площади окна сердечника на активное поперечное сечение магнитопровода: где - диапазон изменения магнитной индукции в магнитопроводе за время , для феррита марки М3000НМ1-А - плотность тока в обмотках, - КПД трансформатора, принимаем ; Тогда номинальная длительность импульса будет равна: где - период преобразования, Индуктивность вторичной обмотки основного канала трансформатора определяется выражением: , где тогда: Число витков обмотки и индуктивность связаны: Определяем число витков вторичной обмотки основного канала трансформатора: Принимаем витков.Амплитуду напряжения на запертом диоде определим из выражения: Прямой ток через диод определим из выражением: Выбираем диод КД212Б.Амплитуда напряжения на запертом диоде составит: Прямой ток через диод составит: Выбираем диод Шоттки 11DQ09.В качестве силового ключа используем мощный полевой транзистор, выбор которого осуществляется по допустимому напряжению сток-исток и току стока . Амплитуда напряжения на стоке запертого транзистора равна: Амплитуда тока через транзистор зависит от мощности в нагрузке ОПН: Выбираем транзистор IRFUC20 производства фирмы International Rectifier.Выбор емкостей сглаживающих конденсаторов произведем исходя из следующей формулы: Допустимый коэффициент пульсаций установим на уровне 0.1 %.Схему управления выполним по схеме, представленной на рис. Данная микросхема предназначена для выполнения однотактных преобразователей и имеет в своем составе все необходимые узлы для реализации ШИМ, этот факт позволяет сократить чис

Содержание

Введение

1. Экскизный расчет

2. Расчет сетевого выпрямителя

2.1 Выбор типа диодов

2.2 Выбор номинала токоограничивающего резистора

2.3 Определение параметров выпрямителя

2.4 Выбор емкости выходного конденсатора

3. Расчет стабилизатора напряжения

4. Расчет ОПН

4.1 Расчет трансформатора

4.2 Выбор выпрямительного диода основного канала

4.3 Выбор выпрямительного диода дополнительного канала

4.4. Выбор силового транзистора ОПН

4.5 Выбор сглаживающих конденсаторов

5. Расчет схемы управления

5.1 Расчет элементов частотозадающей цепи

5.2 Расчет элементов цепи датчика тока

5.3 Расчет элементов цепи обратной связи по напряжению

5.4 Организация запуска и питания схемы управления

Выводы

Неотъемлемой частью любого электронного устройства или аппаратуры являются источники вторичного электропитания, назначение которых обеспечивать ее бесперебойным снабжением электрической энергии требуемого качества. В настоящее время основное внимание специалистов сосредоточено на создании высокоэффективных блоков питания, построенных на основе высокочастотных регулируемых преобразователей. Рабочие частоты преобразования в пределах от 20 до 150 КГЦ позволяют получить малогабаритные сетевые блоки питания с высокими удельными массогабаритными показателями. Широкое использование импульсных источников вторичного электропитания позволяет решить проблему снижения материалоемкости и энергопотребления радиоэлектронной аппаратуры. Одной из самых распространенных топологий импульсных источников питания является преобразователь с передачей энергии на обратном ходу. Уступая другим топологиям по энергетическим характеристикам, он является выигрышным в части простоты построения схемы и дешевизны практической реализации, являясь оптимальным решением для построения источников питания мощностью до 200 Вт.

В данном проекте будет рассмотрен расчет источника питания на основе обратноходового преобразователя напряжения с суммарной выходной мощностью 65 Вт. Структурная схема разрабатываемого источника питания представлена на рис. 1.1

Рисунок 1.1 - Структурная схема источника питания