Расчет и выбор элементов мостового преобразователя напряжения

Преобразователями напряжения называются устройства, преобразующие напряжение постоянного тока одной величины в различные напряжения переменного тока или постоянного тока. Они делятся на два типа: преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы) и усилители мощности. Мостовой преобразователь напряжения с самовозбуждением представлен на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 Схема мостового преобразователя с самовозбуждением На приведенной схеме транзисторы V7-V10 образуют мост, в одну диагональ которого включен источник питания с напряжением U1, а в другую первичная обмотка — трансформатора преобразователя Т1. Обмотки обратной связи подключаются к базовым выводам транзисторов через дополнительное сопротивление. Делитель напряжения R1-R2- служит для обеспечения надежного запуска автогенератора в момент подачи напряжения питания.

При расчете транзисторов преобразователя примем, что величина тока Iк открытого транзистора равна I1 току вторичной обмотки трансформатора Т1. А амплитуда напряжения Uкэ между коллектором и эмиттером транзисторов преобразователя определяется как:

В.(2.15).

Тогда по полученным значениям выбираем тип транзистора из таблицы представленной в [2]. Для данного случая лучше всего подходит транзистор КТ834Б со следующими параметрами представленными в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Основные параметры транзистора КТ834Б.

Приблизительное значение мощности Рк, выделяющейся на одном транзисторе преобразователя определяется из следующего выражения:

Вт.(2.16).

При мощности больше 0,4 Вт, для выбранного транзистора требуется дополнительный теплоотвод, при помощи радиатора. В приложении 11 [2] выбираем радиатор с двусторонним оребрением из алюминия марки АД, покрытого со степенью черноты не менее 0,8. Межреберное расстояние при естественной конвекции равно 10 мм, при обдуве — 5 мм. Площадь поверхности теплоотводящего радиатора при tокр =35oC S=70 см2, при tокр =50oC S=87 см2.

Определим полное число витков 1 первичной обмотки трансформатора Т1 преобразователя.

витка. (2.17).

Таким образом, полное число витков первичной обмотки примем равным 471.

Число витков б базовой обмотки находится по формуле 2.18.

(2.18).

где Uбу — напряжение обратной связи.

Зададимся величиной напряжения обратной связи Uбу=3 В и получим:

витка.

Аналогично определяется число витков 2 вторичной обмотки трансформатора Т1:

витков.(2.19).

Действующее значение токов обмоток трансформатора Т1 определяется по выражениям приведенным ниже.

Коллекторный:

(2.20).

Базовый:

(2.21).

Вторичной обмотки:

А.(2.22).

Диаметр провода первичной обмотки d1 определим из формулы (2.23):

где — плотность тока в обмотке.

Примем для всех обмоток плотность тока равную 3 А/мм2, тогда.

мм.

Аналогично находится диаметры вторичной d2 и базовой dб обмотки:

;(2.24).

(2.25).

Из таблицы данных обмоточных проводов круглого поперечного сечения [3] выберем провода следующих диаметров:

dб = 0,08 мм, mудб = 0,0447 г/м;

d1 = 0.23мм, mуд1 = 0,369 г/м;

d2 = 0,62 мм, mуд2 = 2,68 г/м.

где mуд — масса одного метра провода, г/м.

Определение номиналов делителя производится по следующим формулам:

(2.26).

где Uкбн — напряжение между коллектором и базой транзистора в режиме насыщения.

Примем для расчетов Uкбн = 0,4 В. и получим:

Ом;

(2.27).

где URб — величина напряжения смещения от тока делителя на Rб.

Приняв в расчетах URб = 0,3 В, получим:

Ом;

Ом.(2.28).

Рассчитаем мощность P рассеивания резисторов по формуле.

(2.29).

где Iд — ток протекающий через делитель.

Определяем ток протекающий через делитель.

А.(2.30).

Пользуясь соотношением (2.29) определим.

мкВт;

мВт;

Вт.

Из справочника [4] выберем резисторы следующих типов:

Rб — МЛТ — 0,125 — 250 Ом 10% ГОСТ — 7113 — 77;

R1 — МЛТ — 0,125 — 32 кОм 10% ГОСТ — 7113 — 77;

R2 — МЛТ — 0,5 — 208 кОм 10% ГОСТ — 7113 — 77.