Расчет системы управления

Расчет и выбор драйвера:

Определим выходной ток драйвера:

.

где Свх = 140пФ, Uз = 15В — максимальное напряжение на затворе транзистора IRF740.

Определим время включения:

.

Rз = Uз/Imax = 15/2 = 7.5 Ом.

Отсюда,.

.

Тогда Iдр == 0,08А.

Был выбран драйвер HCPL 5150, удовлетворяющий требованиям технического задания. Схема подключения драйвера с полевым транзистором изображена на рисунке 2.2.1:

Рис. 1.2.1 — Схема подключения драйвера.

Расчет датчика тока:

В качестве датчика тока используем шунт ШСМ 75−0,1−5А.

При протекании через него тока Iн=2А его выходное напряжение составит:

Расчет согласующего устройства:

Исходные данные: Uвх = 50мВ, Uвых = 10 В.

Рассчитаем коэффициент усиления:

Зададим резистор R2 = 10 кОм. Отсюда:

R1 = R2/-Koc =50 Ом.

R3 = R1||R2=50 Ом.

Выбираем прецизионные резисторы:

R1: С1−4 50 Ом;

R2: С1−4 10 кОм;

R3: C1−4 50 Ом.

Рассчитаем источник опорного напряжения:

Исходные данные: Uвых=10 В.

Выбираем стабилитрон из условия Uстаб>Uвых, Uстаб? Еп. Был выбран стабилитрон КС512А со следующими параметрами: Uстаб = 11,5−12,5 В, Iстаб=3−12мА.

Выбираем полевой транзистор с каналом n-типа 2n7000: Iстаб = 5мА.

Ток через подстроечный резистор R1 не должен превышать 10% от тока стабилизации. Значит, Ir₁ = 0.5мА.

Рассчитаем R1:

Выбираем переменный резистор R-0904N-A25K.

В качестве операционного усилителя выбираем ОУ общего применения LM358D. Его основные параметры:

Напряжение питания: 3−32В;

Входной ток: 50 мА;

Максимальный выходной ток: 60 мА;

Напряжение смещения: 2 мВ.

Расчет дифференциального усилителя:

Исходные данные: U1вх = 10 В, U2вх = 11 В, Uвых = 10 В.

При одинаковом отношении сопротивлений.

имеем.

.

Зададим R2 = 10 кОм.

Рассчитаем R1 из соотношения:

Отсюда R1 = 1кОм.

Примем R3=R1 и R4=R2, т.к. при таком равенстве будет минимальный сдвиг.

Расчет ШИМ-преобразователя:

Расчет интегратора и компаратора.

Интегратор:

Рис. 1.4.1 — Принципиальная схема интегратора.

Примем R1 = 10 кОм. Конденсатор рассчитаем из условия:

ф = R1*C1 > 10T_пр,.

где T_пр =1/f_пр = 1/30 000 = 0.33 мкс.

Следовательно, R1*C1 > 3.3 мкс. Отсюда С1 = 330 пФ.

Компаратор:

Рис. 1.4.2 — Схема включения компаратора 521СА3.

Выбираем компаратор 521СА3 со следующими параметрами:

Напряжение источника питания положительной полярности: 16,5 В Входное напряжение: 30 В Между коллектором и эмиттером компаратора включен светодиод драйвера:

Рассчитаем токоограничительный резистор:

.

где Uvdпадение напряжения на светодиоде, равное 2,4 В;

Iпр — ток потребления, равный 6 мА.

Выбираем прецизионный резистор: С1−4 Rогр = 2,2 кОм.

Расчет ГПН:

Исходные данные:

Um = 10B;

T = 1/f = 100мкс;

t_пр = ?*Т= 50мкс;

t_ox = 50мкс;

Iн = 100нА.

Зададим зарядный ток конденсатора Iз = 1мА. По максимальному току коллектора и напряжению Uкэ был выбран биполярный транзистор VT2: 2N4401BU.

Принимаем падение напряжения U_R3=1B. Рассчитаем номинал резистора R3:

R3 = U_R3/Iз = 1/0.001 = 1 кОм.

Рассчитаем базовый ток транзистора VT2:

Iб = Iз/в = 0.001/40 = 25 мкА.

Зададим ток делителя R1, R2: Iд = 250 мкА. Учитывая, что напряжение перехода база-эмиттер транзистора VT2 равно 0.7 В, падение напряжения на резисторе R1 будет также примерно 0.7 В. Следовательно, падение напряжения на резисторе R2 = 10−0,7 = 9,3 В.

Рассчитаем номиналы резисторов R1 и R2:

R1 = 0.7/0.25 = 2.8 кОм;

R2 = 9.3/0.25 = 37.2 кОм.

Рассчитаем величину конденсатора:

С = (Iз Ч tпр) / Umax = (0,001*0,5)/10 = 5нФ.

Определяем разрядный ток, протекающий через ключ VT3, во время обратного хода:

Iразр = {(С Ч Umax) / tох} + Iз = [(0,5*10)/0,5]+0,001 = 2 мА.

В качестве транзистора VT3 был выбран BC556B.

Рассчитываем базовый ток транзистора VT1:

Iб = Iразр / Я = 0,002/125 = 16 мкА.

Рассчитываем величину резистора Rб:

= (12−0,7)/0,16 = 706 кОм.

Выбираем из прецизионных резисторов С1−4:

Rб = 750 кОм;

R1 = 3 кОм;

R2 = 39 кОм.

Расчет задающего генератора:

Выбираем резисторы, в схеме задающего генератора (рис. 1.4.5):

кОм Тогда уравнения длительности импульса и паузы равны:

.

.

Найдем, предварительно задав кОм:

С₁== 1/(1,1*30 000*100000*1,093) = 277 пФ.

Из ряда Е12 выбираем = 270 пФ.

Разделив t_им на t_п, получим:

Найдем резистор :

кОм.