Модернизация системы вторичных источников питания зенитного ракетного комплекса "Стрела-10"

мкФ.

мА (при емкости 1000 мкФ).

-1000мкФ/35В.

D4-D8 - IN4148 (50В/2000мА/50мА/0,7В).

Т1-ТП-2,5-3А (12В).

2.5.3 Расчёт выходного выпрямителя и фильтра

Частота сети =60КГц, суммарное падение напряжения на выпрямительных диодах =1В, выходное =72В, максимальная мощность, отдаваемая в нагрузку =300Вт, коэффициент пульсаций на выходе входного фильтра 0,0068%.

Рис.2.11 - Временные диаграммы выпрямленного напряжения и потребляемого тока

,

где - выпрямленное напряжение сети; - амплитуда первой гармоники выпрямленного напряжения; -потери на диодах.

В.

Ток, протекающий через фильтрующую ёмкость в конечных приращениях:

,

мВ.

Так как пульсации малы, то можно сделать допущение о постоянстве выпрямленного тока

А.

Время разряда конденсатора:

мкс.

Емкость конденсатора:

мкФ.

Максимальный ток потребления:

А.

Этим параметрам удовлетворяют конденсаторы ECR 1000мкФ/100В фирмы HITANO (четыре соединённые параллельно).

Емкость……………………………………………………..1000мкФ20%

Номинальное напряжение…………………………………………….100В

Размеры (диаметр и высота)…………………………………………1841

Ток утечки:

[А].

мА.

Среднее значение тока через выпрямительные диоды

А.

Максимальное обратное напряжение, приложенное к диодам:

В.

Данным требованиям удовлетворяет фирмы IRF.

Максимальное обратное напряжение……………………………….150В

Максимальный импульсный ток……………………………………1000А

Средний ток……………………………………………………………..30А

Падение напряжения в открытом состоянии…………………………0,8В

2.5.4 Расчёт схемы управления

Схема управления построена на микросхеме UC3845 - ШИМ контроллер для управления N-канальным полевым транзистором. Данная микросхема содержит Т-триггер, который делит частоту осциллятора пополам и коэффициент заполнения импульса не более 0,5.

Цепочка R2, С1 - коррекция внутреннего сопротивления операционного усилителя. Согласно инструкции по применению R2 выбирается 100кОм, С1 - 100пФ. Значения этих элементов могут быть изменены по результатам первого запуска.

Частота ШИМ импульсов определяется времязадающей цепью R3, C4.

Формула для расчёта частоты для UC3845:

для

Выбрав С4=10 пФ и частоту 60кГц, определяется времязадающее сопротивление R3=15 кОм.

Рассчитанная частота

Цепь состоящая из VT1, C6, R5, R6 - предназначена для блокировки всплеска напряжения на токовых резисторах (шунтах R8-R12) рис.2.4. Иначе будет срабатывать защита от перегрузки по току.

Рис.2.11 - Вмененные диаграммы напряжения на токовых резисторах и на выходе

Длительность работы цепи блокировки примерно равна постоянной времени C6, R5+R6.

Резистор R7 предназначен для ограничения тока включения ключевого транзистора. R7-10 Ом (0,5Вт).

Стабилитрон VD9 предназначен для защиты затвора транзистора в случае аварии. VD9-1N4740.

Вход 2 микросхемы управления предназначен для создания обратной связи и образования сигнала рассогласования, по которому и осуществляется регулирование.

Максимально возможное напряжение на этом входе задаётся резистивным делителем (R18, R19).

При выбранных резисторах R18=2,4k; R19=470, максимальное напряжение на входе 2 равно:

В стационарном режиме напряжение на входе 2 равно опорному напряжению V = 5 В.

Для гальванической развязки выходного напряжения и сигнала обратной связи используется транзисторная оптопара MOCD213.

Максимальное напряжение эмиттер-коллектор……………………70В

Средний прямой ток коллектора…………………………………150мА

Средний прямой ток диода………………………………………....60мА

Падение напряжения на диоде………………………………………1.5В

При прямом токе диода 10мА, ток коллектора составляет 1мА, падение напряжения коллектор-эмиттер 5В. Согласно этим данным рассчитывается обратная связь.

Для уменьшения потерь мощности используется «обратно диодный» делитель VD14, VD13. Обратное напряжение на диоде VD14-62В, VD13-15В. Уменьшенное таким образом напряжение обратной связи подаётся на оптопару. Резистор R23 предназначен для ограничения прямого тока через диод оптопары. Транзистор VT3 предназначен для увеличения диапазона изменения тока оптопары.

Сопротивление токоограничивающего резистора R23:

Токозадающий резистор базе транзистора VT3 определяется опытным путём и при необходимости возможна замена нулевого сопротивления R20.

При максимальном прямом токе через диод оптопары 10мА, выходной ток транзистора 1мА. Падение напряжения на резистивном делителе R18, R19:

Опорное напряжение управляющей микросхемы 5В, в номинальном режиме выходное напряжение так же равно 5В.

Ток через резистивный делитель определяется током коллектора:

кОм.

Суммарное сопротивление выбирается меньшим 3 кОм.

R18=2,4кОм; R19=470Ом.

2.5.5 Расчёт силовой части

Длительность всплесков напряжения на силовом транзисторе составляет порядка 0,18 мкс, поэтому постоянная времени разряда/заряда конденсатора снабберной цепи выбирается того же порядка.

Емкость С10=470пФ.

Снабберные сопротивления:

Ом.

Ток через снабберную цепочку протекает только во время переключения транзисторов, поэтому мощность, рассеиваемая на снабберных резисторах относительно мала.

Ом.

R13-R17-0,5Вт 20 Ом, эти резисторы дают суммарную мощность порядка 2Вт.

Силовой полевой транзистор осуществляет поочередную коммутацию первичной обмотки силового трансформатора.

Максимальное напряжение на транзисторе может значительно превышать входное напряжение в момент коммутации из-за возникновения ЭДС индукции. Для ограничения которого на уровне 250В введен обратный диод VD8.

В.

Средний ток через транзистор 1,02А ()

Частота коммутации 60кГц

Этим параметрам удовлетворяют транзисторы IRFPE50.

Максимальный ток коллектора……………………………………..7,8А

Максимальное напряжение сток-исток…………………………….800В

Сопротивление в открытом состоянии =4,7А…………………1,2Ом

Тепловое сопротивление кристалл-корпус …………….С/Вт

Входная емкость…………………………………………………..3100пФ

2.5.6 Расчёт трансформатора

Используемая мощность трансформатора находится по методике [3]:

Вт,

где -коэффициент формы при =0,5 равен 1,63.

Сердечник используется без зазора что энергетически более выгодно, чем сердечник с зазором на данную мощность. Сердечник 86кГСР 90/60/10.

Магнитная проницаемость 2000, В=0,3Тл.

Среднее напряжение на обмотке:

Количество витков на первичной обмотке:

Ток первичной обмотки:

мА.

где j - плотность тока (3).

Количество витков вторичной обмотки должно удовлетворять условиям:

1. Напряжение на ключевом транзисторе (приведенное напряжение вторичной обмотки);

2. При максимальном =0,5 должно выполняться равенство вольт-секундных площадей:

.

Итак,

Возьмём первичную обмотку 19 витков, тогда:

Вторичная обмотка 7 витков.

Диаметр провода вторичной обмотки:

мм.

2.6 Математическое моделирование разработанного импульсного стабилизатора

Моделирование производилось при помощи программы MicroCAP-8.

Рис.2.12 - Входная цепь импульсного источника питания

Рис.4.2 - Результаты моделирования

Размещено на Allbest.ru