Электропитание устройств и систем связи

1.1 Альтернативные варианты функциональных элементов ВУ

Таблица 1.2 - Исходный набор функциональных элементов

 [ 1.1 ]

[ 1.2 ]

1.2 Построение морфологической матрицы

Структурные ограничения:

Таблица 1.3 - Морфологическая матрица

1.3 Расчёт показателей качества

Определяем величину типовой (габаритной) мощности трансформатора:

[ 1.3 ]

Определим объём трансформатора с сердечника ОЛ по формуле:

 [ 1.4 ]

Потери в сердечниках ОЛ из пермаллоя и ферритов определим по формуле:

[ 1.5 ]

[ 1.6 ]

Определим максимальное значение обратного напряжения и средний прямой ток диодов:

Используем высокочастотный диод типа КД213А с параметрами:

Потери мощности в полупроводниковых диодах определяем по формуле:

[ 1.7 ]

- протекающий через диод прямой ток;

- частота переключения или сети.

Объём полупроводникового диода с радиатором определим по формуле:

[ 1.8 ]

Ёмкость фильтрующего конденсатора при прямоугольной форме напряжения численно равна:

[ 1.9 ]

Выбираем конденсатор К50-24 с параметрами:

Число конденсаторов, включенных параллельно в батарею, равно:

[ 1.10 ]

Объём одного конденсатора СФ определяется по формуле:

[ 1.11 ]

Объём батареи конденсаторов определяется по формуле:

[ 1.12 ]

Суммарные потери и объёмы для каждого варианта определяем по формулам:

[ 1.13 ]

[ 1.14 ]

Результаты расчётов показателей качества по всем вариантам приведены в таблице 1.4:

Таблица 1.4 - Результаты расчётов показателей качества

[ 1.13 ]

Оптимальный вариант структуры выпрямительного устройства является вариант с наименьшим значением условного критерия предпочтения, а именно, первый вариант:

Задача №2. Расчёт характеристик инвертора при выборе компонентов его принципиальной схемы

Таблица 2.1 - Исходные данные для расчёта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Максимальная величина тока коллектора, протекающего через транзистор в состоянии насыщения, зависит от среднего значения этого тока в течение полупериода :

Учитывая ток намагничивания трансформатора, то среднее значение тока коллектора необходимо увеличить примерно в 1,4 раза. А также в момент насыщения сердечника трансформатора ЭДС, индуктируемые в его обмотках, становятся равными нулю, и все напряжения прикладывается к транзистору, в результате чего ток возрастает в 3 - 4 раза, то есть:

[ 2.5 ]

Выбираем тип транзистора из условий и . Этим условиям соответствует транзистор типа КТ808А, его параметры приведены в таблице 2.2:

Пусковой делитель

При расчёте величины сопротивлений пускового делителя напряжения и необходимо получить компромиссное решение: обеспечить требуемую величину напряжения смещения базы относительно эмиттера транзистора при достаточно малых потерях мощности в делителе. Такое решение обеспечивается при условии:

где - напряжение смещения база-эмиттер транзистора при указанном в справочнике токе базы , принимает значение

Величина ёмкости конденсатора , шунтирующего резистор в момент включения инвертора, выбирается из условия , чтобы постоянная времени цепи заряда этого конденсатора была меньше половины периода коммутации. В качестве частоты коммутации выбираем одно из дискретных значений 10, 20 и 50 кГц (при увеличении частоты - уменьшается масса трансформатора, но возрастают динамические потери мощности), поэтому выберем . Следовательно:

Для определения числа витков полуобмоток первичной обмотки трансформатора выразим из выражения

:

[ 2.11 ]

где - максимальное значение магнитной индукции в сердечнике трансформатора (индукция насыщения);

- площадь активного сечения стержня, на котором размещаются обмотки.

Выбираем для трансформатора инвертора с обратной связью по напряжению О-образный (тороидальный) магнитопровод из феррита ( и ). Типоразмер магнитопровода типа ОЛ16/26-6,5 () марки 40НМК с толщиной ленты 0,02 мм.

При выборе напряжения обратной связи должно выполняться условие . Как правило . Выберем среднее значение , тогда:

Расчёт сечения (диаметра) проводов обмоток трансформатора инвертора проводится с помощью соотношений и . Приравнивая друг к другу эти выражения и выражая диаметр, получаем:

Потери мощности в меди при мощности :

где - потери мощности в транзисторах определяются по формуле:

где [ 2.24 ]

Так как , то выбранные конструктивные элементы выбраны правильно.

Литература

1 Виноградов П. Ю., Жерненко А. С., Копылова И. В., Маракулин В. В., Шамсиев Б. Г. «Электропитание устройств и систем связи: методические указания и контрольная работа» - СПб.: СПбГУТ, 2001.