Методика расчета силовой цепи (пример)
Исходные данные (таблица 2.1):
· UВХ (В) = 10В – входное напряжение;
· UВХ.Δ (%) =20% – отклонение UВХ ;
· UВЫХ (В) = 3,3В – выходное напряжение;
· IВЫХ (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%:
ΔUВЫХ = UВЫХ ·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, IL.СР и IL.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: