Расчет и выбор драйвера

В качестве драйвера выберем драйвер HCPL-J314 фирмы Avago Technologies, в составе которого лежит мощная оптопара. Именно она обеспечивает развязку между системой управления и силовой частью схемы. Схема включения из документации драйвера и представлена на рисунке 4.3.1.

Рис. 4.3.1 схема подключения драйвера

Технические характеристики данного драйвера приведены на рисунке 4.3.2.

Рис. 4.3.2 технические характеристики драйвера

Электрическая схема драйвера представлена на рисунке 4.3.3.

Рис. 4.3.3 электрическая схема драйвера

Выберем элементы схемы:

где (4.3.1).

— напряжение питания, 12В;

— напряжение, падающее на диодах;

— потребляемый ток.

Тогда, исходя из этой формулы резистор будет равен:

Резистор примем равным 15 кОм, — 82 кОм. Конденсаторы С1 и С2 равны, С1=С2=1мкФ.

В качестве выбираем резистор С2−33Н-0,125−1 кОм ±5%;

В качестве выбираем резистор С2−33Н-0,125−15 кОм ±5%;

В качестве выбираем резистор С2−33Н-0,125−82 кОм ±5%;

В качестве и выберем конденсаторы К10−17А- 0,1 мкФ- 50 В.

Расчет источников питания

Трансформатор

Для начала необходимо рассчитать потребляемую мощность. В нашей схеме питание потребляет ШИМ контроллер, имеющий ток потребления, два операционных усилителя ГСИ, каждый из которых имеет ток потребления, а также микросхема драйвера, имеющая ток потребления при и ток потребления при .

По формуле 5.5 найдена габаритная мощность P_г трансформатора:

Произведем расчет при с учетом запаса.

Найдем мощность с учетом КПД:

(4.4.1).

Ток первичной обмотки будет равен:

(4.4.2).

Ток обмоток будет равен:

Ток обмоток будет равен:

Определяем величину S_c· S₀:

(4.4.3).

где — коэффициент заполнения сердечника;

— коэффициент заполнения окна;

— коэффициент формы напряжения;

S_с — площадь сечения сердечника;

— площадь сечения окна;

— плотность тока;

— максимальное значение индукции в сердечнике;

— частота;

Был выбран кольцевой сердечник феррит ОЛ 40Х64Х25 .

Для него, .

По формуле 6.1.10 найдём число витков на вольт W₀:

=0,375. (4.4.4).

Приняв падение напряжения на обмотках равным 2%, рассчитаем количество витков на обмотках.

На первичной обмотке :

. (4.4.5).

На вторичных обмотках :

. (4.4.6).

Сечение проводов будет равно отношению тока обмоток к плотности тока :

. (4.4.7).

Тогда, диаметр проводов будет равен:

. (4.4.8).

= 0,024 мм;

= 0,12 мм;

= 0,107 мм;

Необходимо провести проверку сечений обмоток, чтобы судить о пригодности данного типоразмера магнитопровода.

Сечение обмоток… вычислим по формуле:

. (4.4.9).

= 0,123 ;

= 0,142 ;

= 0,136 .

определяется по выражению:

(4.4.10).

Площадь окна выбранного магнитопровода. Так как, , то можно сделать вывод, что данный типоразмер сердечника с сечением окна 13 выбран правильно.

Выбрана марка проводов ПЭВ, результаты расчетов сведем в таблицу 5.4.1:

Таблица 4.4.1 результаты расчетов.

№ обм.	W, витков.	.	d, мм.	Марка провода.
		0,5 726.	0,1.	ПЭТВ-2 0,32.
2, 3.		0,1 131.	0,12.	ПЭВ-2 0,15.
4, 5.		0,950.	0,11.	ПЭВ-2 0,14.

Выпрямители Выпрямители В1 и В2 одинаковые, поэтому достаточно рассчитать один выпрямитель.

В качестве выпрямителя выбрана однофазная мостовая схема Греца (рис. 4.3).

Рисунок 4.4.1 схема Греца При, Ток нагрузки.

Обратное максимальное напряжение диода будет равно:

.

Ток диода будет равен:

. (4.4.11).

Для выпрямителей В1 и В2 выбраны диоды 2Д510А. (50 В, 0,2А) Выпрямители В3 и В4 также одинаковые, поэтому достаточно рассчитать один выпрямитель. В качестве выпрямителя используем ту же однофазную мостовую схему Греца.

При, Ток нагрузки.

Обратное максимальное напряжение диода будет равно:

.

Ток диода будет равен по формуле 5.4.10:

.

Для выпрямителей В3 и В4 выбраны диоды 2Д510А.

Фильтры В качестве фильтров Ф1 — Ф4 выбираем фильтр емкостного типа. Он применим для неуправляемых выпрямителей малой мощности, имеющих относительно большое внутреннее сопротивление.

Конденсатор фильтра, подключенный параллельно нагрузке, периодически заряжается до амплитудного значения и разряжается на нагрузке до минимального значения напряжения. Как только напряжение на выходе выпрямителя станет больше напряжения на конденсаторе, он вновь начнет заряжаться. Зададим размах пульсаций равным, тогда амплитуда переменной составляющей будет равна :

. (4.4.12).

Произведем расчет фильтра Ф1.

Круговая частота фильтра будет равна:

, (4.4.13).

Сопротивление нагрузки при токе нагрузки равно:

.

где ;

частота пульсаций, равная (при).

Угол отсечки рассчитывается по формуле:

(4.4.14).

Логарифм коэффициента пульсаций будет равен:

. (4.4.15).

Емкость конденсатора будет рассчитываться по формуле:

(4.4.16).

Исходя из расчетов, в качестве фильтров Ф1-Ф4 были выбраны конденсаторы К73−17имп, 6800 пФ, 630 В, 5%,.

Стабилизаторы Рассчитаем стабилизаторы СТ1, имеющий следующие параметры:

, .

Схема стабилизатора приведена на рис. 4.4.3.

Рисунок 4.4.2 схема стабилизатора СТ1.

Примем ток, протекающий через стабилитрон СТ2 при минимальном значении напряжения равным. Тогда падение напряжения на R1 будет составлять 1 В.

Сопротивления R1 рассчитаем по формуле:

. (4.4.17).

По формуле 5.34 определим величину тока при. Падение напряжения на резисторе R1 будет равно:

.

Ток через стабилитроны при этом будет равен:

что меньше, чем .

Выбираем резистор С2−33Н-0,125−180 Ом.

В качестве VT1 выберем транзистор n-p-n 2Т831А со следующими параметрами:

.

В качестве диодов VD1 и VD2 выберем диод 2Д510А.

Расчет стабилизатора СТ2, выходное напряжение которого.

при выходном токе производится аналогичным образом.

Резистор R1, стабилитрон VD1 и диод VD2 выбираем такие же, как и для стабилизатора СТ2.

В качестве VT1 возьмем p-n-p транзистор 2Т830А со следующими параметрами:

.