Курсовая работа: Расчет импульсного источника вторичного электропитания

Принципиальная схема силового каскада ОПНО "бестрансформаторного" ИВЭП приведена на рис. 4.

Рис. 4. Схема силового каскада ОПНО "безтрансформаторного" ИВЭП.

Здесь функции силового ключа S (см. схему рис. 2.) выполняет МДП-транзистор . Полевой транзистор с изолированным затвором индуцированным каналом n-типа. Временные диаграммы его работы показаны на рис.5.

Рис. 5. Временные диаграммы работы силового каскада.

Режим работы силового каскада по заданию - режим прерывистых токов (ПТ), характеризуется наличием нулевого значения тока в индуктивности на определенных интервалах времени функционирования преобразователя, что показано на временных диаграммах рис. 5.

Как видно из временных диаграмм , на рис. 5, в режиме ПТ разряд индуктивности вторичной обмотки трансформатора TV происходит за время

(1.1)

На интервале времени ток обмотки равен нулю. Это определяет сущность термина “прерывистый” ток, означающий прерывание тока индуктивности намагничивания трансформатора TV на протяжении определенных интервалов времени работы Т силового каскада, т. е. наличие тока вторичной обмотки трансформатора, а следовательно, и диода VD_в , равно нулю.

В режиме ПТ для этапа времени накопления тока в индуктивности первичной обмотки справедлива схема рис.6.

Рис.6. Схема силового каскада на этапе накопления тока в индуктивности.

Функция изменения тока, протекающего через индуктивность :

(1.2)

Процессы разряда индуктивности определяются схемой рис.7.

Рис. 7. Схема силового каскада на этапе разряда индуктивности в нагрузку.

Условие выполнения режима ПТ имеет следующий вид:

(1.3)

Существенным отличием режима ПТ является принципиальное отсутствие в силовом каскаде коммутационных импульсов тока и . Это определяет увеличение надежности работы ИВЭП и повышение КПД и позволяет применять более высокие частоты преобразования по сравнению с режимом работы силового каскада в режиме НТ, однако, требует увеличения емкости конденсаторов и .

Рассмотрим работу демпфирующей цепи (ДЦ на схеме рис. 2). Она состоит из резистора , конденсатора и диода , которые показаны на схеме рис. 4. Необходимость введения этой цепи обусловлена следующими характерными процессами работы силового каскада.

Трансформатор TV обладает индуктивностью рассеяния L_s обмоток. Перед выключением транзистора VT_S (в конце интервала времени ) ток его стока был равен . Этот же ток протекал и через индуктивность L_s . Упрощенная эквивалентная схема интервала времени запирания VT_S , то есть размыкания ключа S приведена на рис. 8.

Рис.8. Эквивалентная схема силового каскада на этапе демпфирования импульса напряжения сток-исток.

Здесь полярность напряжения на индуктивности L_S , указанная без скобок и соответствующая показанному направлению увеличивающегося тока стока, соответствует открытому (предыдущему) состоянию ключа S (транзистора VT_S ). После размыкания ключа S увеличение тока стока прекращается и в соответствии с законом самоиндукции полярность напряжения на индуктивности L_S меняется на обратную, что показано на схеме рис. 8 знаками в скобках. Если в схеме отсутствует демпфирующая цепь, то в момент времени запирания транзистора на ключе образуется импульс напряжения, амплитуда которого в идеальном случае будет равна бесконечности.

После смены полярности напряжения на индуктивности L_S открывается диод VD_Д и накопленная в ней энергия поглощается конденсатором С_Д , обеспечивая снижение амплитуды импульса напряжения на переходе сток-исток транзистора VT_S . В зависимости от величины емкости и напряжения , которое существовало на конденсаторе С_Д до момента времени размыкания ключа S, амплитуда импульса будет различной. Очевидно, что чем больше емкость С_Д и меньше напряжение , тем меньше будет амплитуда импульса напряжения . С точки зрения повышения надежности работы преобразователя требуется снижение амплитуды этого импульса, однако, это требует определенных энергетических затрат, что снижает КПД ИВЭП.

По окончании процесса разряда индуктивности L_s диод VD_Д запирается, так как напряжение на обмотке становится равным . После этого напряжение сток-исток VT_S принимает значение

(1.4)