Разработка перспективного источника питания. Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Разработка перспективного источника питания
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
В данной работе рассмотрены вопросы о разработке перспективного источника
питания, который позволяет работать с динамически меняющими параметрами
нагрузки.
Разработана структура прибора Master-Slave с применением современных
интегральных микросхем TEA
2260 и TEA 2170. Разработана конструкция
прибора в виде моноблочного компоновочного решения.
ИМПУЛЬСНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ, ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, КОМПОРАТОР,
МИКРОСХЕМА
У даній роботі розглянуті питання про розробку перспективного джерела
живлення, яке дозволяє працювати з динамічно міняючими параметрами
навантаження.
Розроблена структура приладу Master-slave із застосуванням сучасних
інтегральних мікросхем TEA 2260 і TEA 2170. Розроблена конструкція приладу у
вигляді моноблочного компонувального рішення.
ІМПУЛЬСНИЙ БЛОК ЖИВЛЕННЯ, ШИРОКО-ІМПУЛЬСНИЙ МОДУЛЯТОР, КОМПОРАТОР,
МІКРОСХЕМА
this work questions are considered about development of
perspective source of feed, which allows to work with the dinamically changing
parameters of loading.structure of device of Master-slave is developed with the
use of modern integral microcircuits of TEA 2260 and TEA 2170. The construction
of device is developed as a monosectional layout decision.POWER MODULE,
LATITUDINAL-IMPULSIVE KEYER, KOMPORATOR, MICROCIRCUIT
. Особенности функционирования импульсных блоков питания
.1 Особенности построения и применения импульсных источников
питания
.2 Сравнение импульсных и линейных источников питания
.3 Структура и принцип действия ИБП
.4 Схемотехническое решение и принцип действия ИБП
.5 Тенденции развития импульсных источников питания
.1 Структура ИБП построенного в соответствии с концепцией Master-Slave
.2 Микросхемы архитектуры Master-Slave
.3 Практическая схема ИБП архитектуры Master-Slave
5. Конструктивно-технологические особенности проектирования
ИБП
.1 Импульсный силовой трансформатор
.1.5 Количество витков первичной обмотки
.1.6 Количество витков вторичной обмотки трансформатора
.1.7 Конструктивные особенности размещения обмоток
.2 Расчет импульсного трансформатора
.3 Расчеты по обеспечению вибропрочности и ударопрочности
.4 Выбор системы охлаждения для разрабатываемого устройства
КПД- коэффициент полезного действия;
ИПК - источник питания контроллера;
МДИ - модулятор длительности импульсов;
ФУН - формирователь управляющего напряжения;
ШИМ - широтно-импульсная модуляция;
ЧИН - частотно-импульсная модуляция;
ИОН - источник опорного напряжения;
Для устойчивой работы устройств электроники необходимо наличие стабилизированных
источников питания. Формирование этих напряжений осуществляется блоками
питания. Работа блоков питания подвержена ряду дестабилизирующих факторов,
воздействие которых может пагубно сказаться на качестве формируемых им
напряжений или привести к выходу из строя блока питания и всего электронного
аппарата в целом. Прежде всего, это изменения сетевого напряжения, вызванные
коммутацией потребителей, питающихся от общей сети, а также качества и
соответствия стандарту параметров самой сети. Помимо этого, стабильность
питающих напряжений существенно зависит от режимов работы электронного
устройства, от типа нагрузки.
Для обеспечения нормальной работы электронного устройства применялись
различные схемы стабилизации питающих напряжений, выполненных по традиционной
схеме: силовой трансформатор; выпрямитель; линейный стабилизатор напряжения.
Блоки питания, построенные по такому принципу, получаются слишком громоздкими,
имеют значительный вес, габариты, низкий КПД, поэтому находят применение лишь в
маломощных недорогих устройствах бытовой техники.
Решение проблемы снижения материалоемкости и энергопотребления в
электронной аппаратуре связано с использованием импульсных блоков питания
(ИБП). Переход от непрерывного режима работы стабилизатора в блоке питания к ключевому
режиму работы регулирующих элементов позволяет получить высокий КПД,
достигающий до 0,8 - 0,9. В то же время, уменьшенная мощность, рассеиваемая
регулирующим элементом (как правило - транзистором), ведет к уменьшению
габаритов и массы теплоотводящего радиатора. Улучшение теплового режима для
силового регулирующего элемента приводит к существенному повышению надежности
функционирования ИБП и всего электронного аппарата в целом.
Уменьшение габаритов и массы ИБП обусловлено еще тем, что вместо громоздкого
силового трансформатора, работающего на частоте промышленной сети (50 или 60
Гц), применяется небольшой импульсный трансформатор, работающий на частотах
порядка 60 - 120 кГц. На этих частотах отпадает необходимость в использовании
электролитических конденсаторов большой емкости, что также ведет к снижению
массы и габаритов ИБП.
Все вышеперечисленные достоинства позволили ИБП занять ведущее место в
электронной аппаратуре, включая практически всю бытовую, офисную технику,
компьютерные системы и системы питания бортовых устройств автомобилей,
самолетов и ряда устройств медицинской техники.
Несмотря на современные достижения в области микроминиатюризации
электронной аппаратуры наблюдается возрастание степени сложности техники,
расширение ее функциональных и сервисных возможностей, что неизбежно ведет к
повышению потребляемых мощностей от источников питания. Разработка мощных
устройств медицинской электронной терапевтической техники связана с
возникновением оригинальных режимов энергопотребления, вызывающих значительные
дестабилизирующие факторы, справиться с которыми традиционными методами не
всегда удается.
Перечисленные особенности развития электронной техники и использования в
них заманчивых достоинств ИБП привели к тому, что в настоящее время многие
разработчики пытаются исследовать предельные возможности ИБП и предложить
конструкции блоков питания, близкие к оптимальным.
1 ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ
Так исторически сложилось, что первые ИБП нашли преимущественное
применение в бытовой электронной технике, в первую очередь в телевизионной и
видео технике, в мониторах компьютеров, в копировальной технике и телефаксах.
Это объясняется тремя главными причинами. Во-первых, чувствительность
вышеперечисленной электронной техники к импульсным помехам, создаваемым ИБП,
значительно ниже, чем у другой высокочувствительной и высококачественной
техники. Во-вторых, потребляемая мощность у перечисленного типа техники
невысока и составляет величину 10 - 100 Вт, в отдельных случаях может, конечно,
достигать и большего значения. В-третьих, характер энергопотребления имеет
относительно постоянный характер, то есть изменения режимов работы электронных
устройств приводят к колебаниям потребляемых мощностей не более 30 % от
максимальной мощности. Для сравнения можно отметить, что в высококачественных
системах звуковоспроизведения колебания потребляемой мощности в зависимости от
режима работы и от характера фонограммы составляют до 80 % от максимальной
мощности.
Поэтому для большого класса электронной аппаратуры разработчики широко
используют хорошо зарекомендовавшие себя с точки зрения надежности,
экономичности и простоты принципов построения ИБП. Основные усилия направляются
на применение современной высокоинтегрированной элементной базы, применение широкого
спектра методов защит и ограничений, повышения коэффициентов стабилизации,
снижения уровня пульсаций выходных напряжений, расширения зоны устойчивости при
воздействии мощных дестабилизирующих факторов. Последнее время конструкторы ИБП
уделяют немалое внимание применению оптимальных систем обеспечения тепловых
режимов блоков питания наряду со снижением габаритов устройства.
На сегодняшний день имеется три типа импульсных электронных устройств,
использующихся в качестве источников питания: преобразователь - переменный ток
/ постоянный ток (АС / DC
конвертор), преобразователь - постоянный ток / постоянный ток (DC / DC конвертор) и преобразователь - постоянный ток / переменный
ток (DC / АС инвертор). Каждый из них имеет
собственную нишу применения.
Если провести классификацию импульсных источников питания, то можно их
разделить по четырем признакам. Первый - по способу передачи энергии. Здесь
существует лишь два способа: прямоходовые системы; обратноходовые. Второй - по
соотношению между входным и выходным напряжениями. Это могут быть понижающие
или повышающие преобразователи. Третий - по способу формирования выходного
напряжения. Преобразователи могут быть инвертирующими и не инвертирующими.
Четвертый - по схемотехническому принципу реализации. Это могут быть
однотактные, двухтактные, полумостовые и полномостовые схемы построения
преобразователей.
1.1 Особенности построения и применения
импульсных источников питания
1.2 Сравнение импульсных и линейных
источников питания
Линейные источники питания имеют много полезных свойств, таких как простота,
низкий уровень выходных пульсаций и шум, отличные характеристики стабильности
по напряжению и по току, быстрое время восстановления, однако главным
недостатком их является низкая эффективность - малый КПД.
Импульсные источники питания имеют высокий уровень удельной мощности и
высокий КПД. Для анализа приведем некоторые базовые характеристики источников
питания, построенных по различным принципам - линейный источник питания и
импульсный (см. табл.1.1).
Нестабильность по входному напряжению
Из таблицы видно, что по напряжению и току нестабильность лучше у
линейных источников питания ( применение же в оконечных каскадах ИБП линейных
интегральных стабилизаторов позволяют значительно улучшить эти параметры).
Пиковые значения выходных пульсаций ИБП значительно выше, чем у линейных
источников. Переходные процессы в ИБП также значительно более длительны, однако
имеют лучшие характеристики удержания режиме стабилизации, что крайне важно для
применения в компьютерных системах.
ИБП имеют очень широкий диапазон входных напряжений. В то же время, в
линейных источниках питания этот показатель не превышает + 10 % от
номинального значения. ИБП обладают исключительно высоким КПД, что повышает его
общую надежность функционирования.
1.3 Структура и принцип действия
Структурная схема ИБП состоит из двух основных элементов: сетевого
выпрямителя (СВ) и преобразователя напряжения (ПН).
Сетевой выпрямитель выполняет функции выпрямления напряжения сети UC и сглаживает пульсации. Он
обеспечивает режим плавного заряда конденсатора фильтра при включении БП,
бесперебойную подачу энергии в нагрузку при кратковременных провалах напряжения
в сети ниже допустимого уровня и уменьшения уровня помех за счет применения
специальных помехоподавляющих фильтров.
Преобразователь напряжения включает в себя конвертор КВ и контроллер К,
служащий для управления конвертором.
Конвертор состоит из регулируемого инвертора И, импульсного
трансформатора Т, выпрямителей В и стабилизаторов напряжения СН, формирующих
питающие напряжения UH. Инвертор
преобразует постоянное выходное напряжение с СВ в переменное напряжение
прямоугольной формы. Импульсный трансформатор работает на повышенной частоте
(60 - 120 кГц) и обеспечивает автогенераторный режим инвертора, а также
получение напряжений, необходимых для питания контроллера, схем защиты и цепей
нагрузки ИБП. Помимо того, импульсный трансформатор выполняет важнейшую функцию
обеспечения гальванической развязки между выходными напряжениями ИБП и питающей
сетью.
Контроллер осуществляет управление мощным транзисторным ключом инвертора
и выполняет функцию стабилизации напряжения на нагрузке, а также защита ИБП от
перенапряжения, от перегрузок по выходному току, сбросов (просадок) напряжения
и перегрева основных компонентов схемы.
В некоторых контроллерах предусматривается дополнительная функция
дистанционного управления ИБП по включению / выключению или обеспечению режима
«stand bye». Контроллер включает в себя следующие функциональные
узлы: источник питания контроллера (ИПК); модулятор длительности импульсов
(МДИ); устройство защиты (УЗ); логическую схему (ЛС) для объединения сигналов
МДИ и УЗ; формирователь управляющего напряжения (ФУН) для мощного ключевого
транзистора конвертора.
В конверторах применяются схемы на основе запускающих цепочек,
кратковременно подключаемых к выходному напряжению сетевого выпрямителя с
последующим переходом на питание от специальной обмотки импульсного
трансформатора Т.
Модулятор длительности импульсов формирует импульсную последовательность
с заданным соотношением длительности импульса к длительности паузы, то есть
формирует соответствующую скважность импульсов. В зависимости от способа
управления мощным транзистором конвертора в МДИ могут использоваться следующие
виды модуляции: фазо-импульсная (ФИМ); частотно-импульсная (ЧИМ);
широтно-импульсная (ШИМ). В импульсных блоках питания наиболее широкое
применение нашли МДИ на основе ШИМ благодаря простоте схемной реализации, а
также потому, что в ШИМ-преобразователях частота коммутации остается
неизменной, а изменяется только длительность импульса. В ФИМ- и
ЧИМ-преобразователях частота коммутации в процессе регулирования изменяется,
что является их основным недостатком, ограничивающим применение в ИБП по
параметру помех и усложнением схемной реализации.
Рассмотрим работу МДИ на основе ШИМ. В состав модулятора входят следующие
функциональные узлы (см. рис. 1.2): источник опорного напряжения (ИОН);
усилитель сигнала ошибки (УСО) или как его еще называют - усилитель
рассогласования; задающий генератор (ЗГ); генератор пилообразного напряжения
(ГПН); ШИМ-компаратор (ШК).
Рис. 1.2 Структура МДИ на основе ШИМ
ШИМ-модулятор работает следующим образом. ЗГ генерирует колебания
прямоугольной формы (см. рис. 1.3а) с частотой, равной рабочей частоте
преобразователя напряжения. Формируемое из этих колебаний в ГПН пилообразное
напряжение UП (см. рис. 1.3б) поступает на вход
ШИМ-компаратора ШК, на другой вход которого поступает сигнал с выхода усилителя
сигнала ошибки. Выходной сигнал УСО U ОШ пропорциональный разности между опорным напряжением и напряжением,
вырабатываемым цепью обратной связи UОС. Таким образом, напряжение UВЫХ является сигналом рассогласования, уровень которого изменяется
пропорционально изменению тока нагрузки IH или выходного напряжения UВЫХ .
Рис. 1.3 Эпюры напряжений в системе ШИМ-модулятора
В результате такого построения схемы образуется замкнутая цепь
регулирования уровня выходного напряжения.
ШИМ-компаратор является линейно-дискретным функциональным узлом МДИ.
Вход, на который поступает пилообразное напряжение, является опорным, а второй
- управляющим. Выходной сигнал ШК - импульсный. Длительность выходных импульсов
(см. рис. 1.3в) определяется уровнем превышения управляющего сигнала UОШ над опорным UП и изменяется в процессе работы в
соответствии с изменением входного управляющего сигнала. Модулированные по
длительности выходные импульсы ШК через логическую схему ЛС (см. рис. 1.1)
поступают на формирователь управляющего напряжения ФУН, в котором формируется
сигнал управления переключением мощного транзистора конвертора.
Стабилизация выходного напряжения UН реализуется за счет того, что при изменении выходного
напряжения преобразователя, напряжение обратной связи UОС также изменяется, вызывая изменение длительности импульсов
на выходе ШК, а это, в свою очередь, вызывает изменение мощности, отдаваемой во
вторичные цепи. Это обеспечивает стабильность выходного напряжения ПН по
среднему значению.
1.4 Схемотехнические решения и принцип
действия ИБП
Основная схема, получившая наибольшее распространение в силовой
электронике, по которой выполняются многие маломощные ИБП - это обратноходовый
преобразователь. Схема, поясняющая принцип действия такого преобразователя
приведена на рис. 1. 4.
Рис. 1.4 Типовая схема обратноходового преобразователя
Эта схема преобразует одно постоянное напряжение в другое, регулируя
выходное напряжение посредством ШИМ либо ЧИМ. Модуляция ширины импульса это
метод управления, основанный на изменении отношения длительности включенного
состояния ключа к выключенному состоянию при постоянной частоте. В
обратноходовом преобразователе длительность включенного состояния ключа больше
длительности выключенного состояния для того, чтобы большее количество энергии
было запасено в трансформаторе и передано в нагрузку (см. рис. 1.5).
Рис.1.5 Процесс накопления энергии при различных параметрах ШИМ
Обратноходовый преобразователь работает следующим образом. Ключевой
транзистор Q1, управляется схемой ШИМ-модулятора.
Когда Q1 открыт, ток в первичной обмотке
трансформатора линейно увеличивается. Этот трансформатор фактически является
дросселем со вторичной обмоткой и, в отличие от нормального трансформатора,
накапливает в себе существенную энергию. Когда транзистор Q1 закрывается, магнитный поток в
сердечнике трансформатора начинает уменьшаться и это вызывает ток I2, текущий в цепи вторичной обмотки.
Ток I2 заряжает конденсатор С и также
течет в нагрузку. На рис. 1.6 показаны импульсы токов I1 и I2 во
время включенного и выключенного состояния ключевого транзистора. Ток I1 течет во время включенного
состояния ключевого транзистора, а ток I2 во время выключенного состояния и поддерживает постоянное
напряжение на конденсаторе С.
Если выходная нагрузка увеличивается, необходимо только увеличить
длительность включенного состояния транзистора Q1, во время которого ток I1 достигнет более высокого значения, что создаст в результате
более высокий ток I2 во вторичной
обмотке во время выключенного состояния. И, наоборот, при уменьшении нагрузки,
ток I2 уменьшит свое значение.
Если выходное напряжение сравнить с опорным напряжением, и полученной
разностью управлять ШИМ-модулятором, получается замкнутая петля обратной связи,
а схема автоматически сохраняет постоянное значение выходного напряжения.
Идеальная схема обратноходового преобразователя не имеет потерь, так как
в любое время переключающий элемент имеет нулевое напряжение или нулевой ток.
На практике, однако, имеются некоторые потери переключения и проводимости в
транзисторе Q1 и также потери в трансформаторе,
диоде и конденсаторах. Но эти потери не велики по сравнению со схемой линейного
преобразователя.
Более полная схема обратноходового преобразователя непосредственно
подключенного к сети переменного тока, основанная на схеме типового
обратноходового преобразователя, показана на рис. 1.7.
Следует отметить то, что этот преобразователь питается напряжением,
полученным выпрямлением напряжения сети переменного тока без использования
трансформатора.
На этой схеме также показана петля обратной связи, по которой сигнал от
выхода подается назад на ключевой транзистор. Эта петля обратной связи должна иметь
изоляцию для того, чтобы выходная линия постоянного тока была гальванически
развязана от сети переменного тока, что обычно выполняется с помощью маленького
импульсного трансформатора или оптрона.
Другая конфигурация импульсного источника питания известна как схема
прямоходового преобразователя. Структурная схема такого преобразователя
показана на рис. 1.8.
Эта схема очень напоминает обратноходовую, однако в ней имеются
фундаментальные отличия. Прямоходовой преобразователь накапливает энергию не в
трансформаторе, а в выходной катушке индуктивности (дросселе). Точки,
обозначающие на схеме начала обмоток на трансформаторе, показывают, что, когда
ключевой транзистор открыт, во вторичной обмотке появляется напряжение, и ток
течет через диод D1 в катушку
индуктивности. У этой схемы большая продолжительность включенного состояния,
более высокое среднее напряжение во вторичной обмотке и более высокий выходной
ток нагрузки.
Когда транзистор Q1
закрывается, ток в катушке индуктивности не может измениться мгновенно и
продолжает течь через диод D2.
Таким образом, в отличие от обратноходовой схемы, ток от элемента, сохраняющего
энергию, течет во время обеих половин цикла переключения. Поэтому прямоходовой
конвертер имеет более низкое напряжение выходных пульсаций, чем обратноходовая
схема при тех же самых выходных параметрах.
Большинство импульсных источников питания имеют больше одного выхода.
Например, для большинства источников питания цифровых схем в дополнение к
выходному напряжению +5 В могут иметься выходы с напряжением +12, -12,+24 и
-5В. Эти выходы используются в системах для питания всевозможных устройств для
дисководов, винчестеров, памяти для куллеров и многих других применений. На
рис. 1.9 приведена типовая схема обратноходового преобразователя с несколькими
выходами.
Напряжение обратной связи снимается с выхода +5 В (V3) и подается на ШИМ-модулятор, таким
образом стабилизируя всю схему. Это означает, что вспомогательные выходы не
стабилизируются в той же мере, как главный выход +5 В. В некоторых применениях,
например, питания двигателя дисковода это не слишком важно. В других, более
критичных применениях, на вспомогательные выходы устанавливают линейные
стабилизаторы, как показано на рис.1.9.
Можно рассмотреть другие схемные решения, среди которых наибольший
интерес представляют мощные устройства, выполненные на основе двухтактных
преобразователей. Упрощенная схема двухтактного прямоходового преобразователя,
в которой используются два ключа в цепи первичной обмотки трансформатора,
приведена на рис. 1. 10.
В приведенной схеме необходимо использовать источник питания с достаточно
высоким входным напряжением VIN,
транзисторные ключи также должны быть высоковольтными. Все эти причины ведут к
удорожанию такого типа ИБП.
Наилучшее техническое решение, свободное от указанных недостатков,
реализовано в виде схемы полномостового прямоходового преобразователя.
Упрощенная схема такого преобразователя показана на рис.1. 12.
В приведенной схеме можно использовать источник питания с пониженным
входным напряжением VIN, транзисторные
ключи должны быть не столь высоковольтными, как в полумостовой схеме, а
трансформатор имеет самый малый габарит и, естественно, массу.
Несмотря на то, что количество ключевых транзисторов в приведенной схеме
вдвое больше, чем в полумостовой схеме, они могут быть низковольтными и
умеренной мощности (при этом они имеют, естественно, невысокую цену).
Тепловой режим каждого из транзисторов имеет лучшие показатели при всех
равных условиях в рассмотренных блоках питания, а показатели надежности
существенно повышаются.
1.5 Тенденции развития импульсных источников
питания
Одной из главных тенденций развития источников питания являются
увеличение удельной мощности (выходная мощность единицы объема источника
питания). Удельная мощность источников питания , выполненных на линейных
компонентах достигает 30 Вт /дм3. В типовых импульсных источниках питания,
выполненных на дискретных компонентах, это значение достигает 180 Вт /дм3. В
современных источниках питания, выполненных на современной элементной базе с
высокой степенью интеграции при использовании комбинации различных методов, удельная
мощность может достигать 2300 Вт /дм3.
Это удается при использовании высоких частот переключения, при которых
удается уменьшить размеры элементов, сохраняющих энергию, то есть катушек
индуктивности, конденсаторов. Трансформаторы и фильтры также уменьшаются с
увеличением частоты переключения.
Использование технологии поверхностного монтажа и современных материалов
подложек, керамических гибридных материалов, металлокерамики позволяют
существенно снизить габариты устройств, а также решить проблемы отвода тепла от
мощных коммутационных компонентов.
Улучшение качества компонентов, например, использование конденсаторов,
имеющих лучшие значения удельной емкости, использование в качестве ключей
полевых транзисторов вместо биполярных и использование новейших ферритовых
материалов, успешно работающих без потерь на высоких частотах.
Однако, при работе на высоких частотах возникает ряд проблем, которые
связаны с паразитными емкостями в компонентах схем, с индуктивностью рассеяния
в трансформаторах.
В современном импульсном источнике питания в качестве ключевого элемента,
как правило, используется полевой транзистор, который рассеивает некоторое
количество энергии, переходя каждый раз из открытого состояния к закрытому
состоянию и наоборот. Эти потери увеличиваются с увеличением частоты.
Энергия из первичной обмотки трансформатора никогда не может быть
передана без потерь во вторичную обмотку. Когда транзистор закрыт, энергия,
представляющая ток индуктивности рассеяния первичной обмотки (за счет
самоиндукции), должна быть рассеяна обычно в специальной схеме подавления.
Обычно в качестве схемы подавления используется последовательно включенные диод
и резистор, а параллельно им включается емкость, которая и поглощает паразитную
энергию. Эта энергия нагревает резистор схемы подавителя и расходуется впустую.
Для защиты от напряжения обратной полярности, возникающей при действии
ЭДС самоиндукции на первичной обмотке трансформатора, параллельно полевому
транзистору устанавливается защитный диод, который также греется впустую. Эти
эффекты проявляются тем значительнее, чем выше частота переключения
преобразователя.
Помимо этого, мощные полевые транзисторы, используемые в качестве ключей
в импульсных источниках питания, содержат значительную паразитную емкость
собственного канала, которая также разряжается на защитном диоде,
устанавливаемом параллельно полевому транзистору ключа. Это также ведет к
дополнительным потерям энергии с увеличением частоты переключения
преобразователя.
Подключение ИБП, выполненных по традиционным схемам, к устройствам, у
которых потребление энергии осуществляется со значительным колебаниями,
приводит к достаточно длительным переходным процессам со значительными
выбросами тока и напряжения.
В отдельных случаях переходные процессы могут вообще приводить к срыву
авторегулирования и стабилизации напряжения. Многие специалисты и
проектировщики импульсных источников питания заняты решением проблемы повышения
устойчивости их работы в условиях действия жестких внешних воздействий и
значительных колебаний потребляемой мощности.
2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
импульсный источник питание прибор микросхема
Согласно техническому заданию необходимо разработать импульсный блок
питания с такими техническими данными:
Источник питания -однофазная сеть220 В-50Гц;
Диапазон рабочих частот- 66 кГц - средняя частота, на которой работает
ШИМ преобразователь;
Выходные напряжения - при ±30V=2A, +12V=1A, +5V=3A;
Таблица 2.1-Нормы климатических и механических воздействий
Виброустойчивость: диапазон частот, Гц амплитуда
виброускорения g
Вибропрочность: частота вибрации, Гц амплитуда
виброускорения g
Отсутствие резонанса в конструкции: диапазон частот, Гц
амплитуда виброперемещения,мм
Ударная устойчивость: длительность ударного импульса, мс
ускорение пиковое число ударов в минуту общее число ударов не менее
Ударная прочность: длительность ударного импульса, мс
ускорение пиковое число ударов в минуту общее число ударов не менее
Прочность при транспортировке: длительность ударного
импульса, мс ускорение пиковое число ударов в минуту общее число ударов не
менее
Прочность при падении: высота сбрасывания РЭА до 5 кг,мм
высота сбрасывания РЭА более 5 кг мм число сбрасываний
Теплоустойчивость: рабочая температура, ºС предельная температура , ºС
Холодоустойчивость: рабочая температура, ºС предельная температура , ºС
Влагоустойчивость: относительная влажность, % температура,
,ºС
Герметичность при погружении в воду на глубину, м
Защищенность от дождя с интенсивностью, мм/мин
Защищенность от воздействия соленого(морского)тумана с
водностью, г/
Защищенность от воздействия пылевого потока со скоростью
,м/с
Рассмотрим в виде примера прибор-аналог «Panasonic» KXF130
Рис.2.1- Импульсный блок питания «Panasonic» KXF130
4.1 Структура и принцип действия ИБП,
построенного в соответствии с концепцией MASTER - SLAVE
При анализе работы типовых микросхем ШИМ-модуляторов, и построенных на их
базе ИБП, описанных в предыдущей главе, можно прийти к выводу, что основные
задержки в схеме регулятора возникают в импульсном трансформаторе и в цепях
выделения сигнала ошибки. Если напряжения, являющиеся последствиями бросков
тока, возникающих на нагрузке при коммутациях или резких изменений параметров
самой нагрузки, передать на схему регулятора, не дожидаясь реакции
ШИМ-регулятора, ключевого транзистора, процесса накопления энергии в импульсном
трансформаторе, то переходный процесс в целой системе существенно сократится.
На рис. 4.1 показана упрощенная схема ИБП, построенная в соответствии с
концепцией MASTER - SLAVE.
Рис. 4.1 Структурная схема ИБП, построенная в соответствии с концепцией MASTER - SLAVE
На схеме видно, что ведомая (SLAVE) микросхема ШИМ-контроллера ТЕА 2260 охвачена местной обратной связью по
току, снимаемой с эмиттерного резистора ключевого транзистора. Запитка
микросхемы Vcc осуществляется вначале от мостового
выпрямителя через ограничивающий резистор R, а после запуска всей схемы - от дополнительной обмотки
импульсного трансформатора через диод и регулятор Р2 . Синхронизация ведомой
микросхемы производится через м
Дипломная (ВКР). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Реферат: Формирование физической готовности детей старшего дошкольного возраста
Реферат Способы Освобождения От Захватов Овд
Курсовая работа по теме Организация мероприятий, направленных на работу газоперекачивающего агрегата
Реферат: Народный костюм 18-19 вв. Скачать бесплатно и без регистрации
Организация И Обслуживание Рабочих Мест Курсовая
Реферат по теме Нормативное регулирование бухгалтерского учета в Российской Федерации
Сочинение Описание Волка
Эссе Про Климат
Контрольная работа: Расходы на здравоохранение
Контрольная Работа Мировой Океан 7 Класс
Демографический Портрет От Глобального До Локального Реферат
Реферат На Тему Летние Олимпийские Игры
Контрольная Работа Комплексные Числа 1 Курс
Курсовая работа по теме Расчет экономической эффективности использования полуприцепного кормоуборочного комбайна КПК-4500 с энергосредством УЭС-350
Доклад по теме Amortization
Сочинение Про Николая
Реферат: Программа социологического исследования
Реферат по теме История адвокатуры и судебной реформы ХІХ века
Контрольная Работа Номер 1 Г 8 Ответы
Контрольная работа: Психология взаимоотношений между руководителем и подчиненным
Реферат: Бразильская выдра
Доклад: Трансмиссия
Похожие работы на - Бухгалтерская отчетность и её значение в управлении организацией