Источник вторичного электропитания

Схема управления показана на рисунке 3.

Рисунок 3 – Цепь управления высокочастотного инвертора
В качестве транзисторов мостового инвертора применим полевые транзисторы типа IRF730А [10]. Технические характеристики транзистора:
Напряжение сток-исток, В 400;
Сопротивление канала в открытом состоянии, мОм 1000;
Ток стока, А 5,5;
Импульсный ток стока, А 22
Напряжение затвор-исток, В ±30;
Заряд затвора, нК 22;
Емкость затвора, пФ 600
Пороговое напряжение затвор-сток, В 4,5
Граничная частота, кГц 150
Время включения, нс 20
Время выключения, нс 22
Мощность рассеивания, Вт 74
Выполним проверочный расчет транзисторов
Определим мощность потерь в транзисторе.
РП дин = ,
где СЗС = 600 пФ – емкость затвор – сток;
UЗИ ПОР = 4,5 В – пороговое напряжение затвор – исток;
UВХ = 15 В – напряжение управления транзистора.
РП дин = = 0,35 Вт
РП СТ = ,
где τ = γТ – длительность импульса управления.
РП СТ = 0,0,875·11,5·0,48 = 4,83 Вт.
Суммарная мощность потерь равна:
Р∑ = РП ДИН+РП СТ = 0,35 +4,83 = 5,18 Вт.

Учитывая, что габаритная мощность транзистора равна 74 Вт, считаем, что транзисторы выбраны правильно

6. Разработка электрической схемы источника вторичного электропитания
В соответствии с разработанной функциональной схемой составим принципиальную электрическую схему источника вторичного электропитания.
Схема электрическая принципиальная показана на рисунке 4.

Рисунок 4 – Источник электропитания схема электрическая принципиальная 6.1. Описание работы устройства по принципиальной схеме

Рассмотрим работу источника вторичного электропитания по принципиальной схеме.
Подача напряжения питания производится путем включения сетевого выключателя SB1. При этом питание подается на выпрямительный мост VD1, обеспечивая тем самым питание инверторного моста, выполненного на транзисторах VT1, VT2 и вспомогательного источника питания, который состоит из трансформатора TV1, выпрямительного моста VD2, конденсатора С4.
Вспомогательный источник питания формирует нестабилизированное напряжение +15 В, которое используется для питания ШИМ контроллера DA1.
Ток питания мостового инвертора, проходя через трансформатор тока, который образован катушкой L1, и проводом, пропущенным внутри катушки, трансформируется в напряжение, пропорциональное току. Это напряжение выпрямляется диодом VD3 и через резисторы R8 – R10 поступает на инвертирующий вход компаратора напряжения DA1/16. На инвертирующий вход компаратора DA1/15 поступает напряжение уставки выходного тока, которое задается резисторами R4, R5.
Частота работы ШИМ контроллера задается резистором R6 и конденсатором С1.
Управление силовыми транзисторами мостового инвертора VT1, VT2 производится через разделительный трансформатор TV2. При работе инвертора ШИМ контроллер поочередно открывает и закрывает транзисторы VT1 и VT2. При этом происходит коммутация тока первичной обмотки трансформатора TV3, что приводит к появлению напряжения во вторичных обмотках трансформатора TV3.
Выходные выпрямители выполнены по полумостовой схеме и состоят из диодов VD8, VD9 для канала +12 В, VD10, VD11 для канала +5 В и VD12, VD13.
В качестве выходного фильтра применены дроссели L2 – L4 и конденсаторы С11 – С13.
С целью защиты входных диодов от броска тока при включении, применен узел защиты, выполненный на терморезисторе R14. После подачи питания, заряд конденсатора С11 происходит через мощный токоограничительный резистор R14, который имеет отрицательный температурный коэффициент сопротивления. По мере разогрева резистора R14 его сопротивление уменьшается. Тем самым осуществляется защита конденсаторов С5, С6 в момент включения.

7.  Описание конструкции устройства
Основная часть радиоэлементов схемы размещена на печатной плате. Для уменьшения габаритных размеров печатной платы, применены бескорпусные пассивные элементы – резисторы и конденсаторы.
Силовые элементы – разъемы Х1 – Х4 вынесены лицевую панель. На задней панели находится сетевой выключатель SB1.
Для охлаждения силовых элементов, транзисторы VT1, VT2 расположены на радиаторе.
Для обеспечения стабильного температурного режима и исключения перегрева элементов схемы, в боковых стенках и верхней крышке корпуса расположены отверстия для естественной вентиляции.
8. Моделирование узлов схемы
Моделирование работы инвертора производилось в программе NI Multisim.
Схема модели силовой части показана на рисунке 5.

Рисунок 5 – Схема модели силовой части
Временные диаграммы работы инвертора на нагрузку канала +12 В показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 – Моделирование напряжения на выходе +12В
Временные диаграммы работы инвертора на нагрузку канала +5 В показаны на рисунке 7.

Рисунок 6 – Моделирование напряжения на выходе +5 В














Заключение
В ходе выполнения курсовой работы были выполнены расчеты силовой части источника вторичного электропитания.
Разработана схема электрическая принципиальная полумостового преобразователя напряжения, характеристики которого удовлетворяют требования Технического Задания.
Результаты расчетов подтверждены результатами моделирования, которые подтверждают правильность выполнения расчетов и соответствие выходных параметров преобразователя требованию ТЗ.
Библиографический список

Удинцев В.Н., Проскуряков В.С. Источники вторичного электропитания. Издательство УГТУ, 1998. 56с.
Сергеев Б.С. Сглаживающие фильтры однотактного преобразователя / Радиотехника. 1989. №3. С. 86-89.
Левинзон В.С. Защита в источниках электропитания РЭА. М.: Радио и связь, 1990. 144 с.
Гудиноф Ф. Интегральные схемы управления импульсными источниками питания: Пер. с англ. // Электроника. 1989. № 23.
Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства: Учебное пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992. 304 с.: ил.
Букреев С.С. Силовые электронные устройства. М.: Радио и связь, 1987. 256 с.
7. Диодный мост KBU6K. Материалы сайта https://www.vishay.com/docs/88657/kbu6.pdf
8. Конденсаторы электролитические Hitano. Материалы сайта biakom.com/pdf/Hitano_ECR.pdf
9. Конденсаторы керамические Taiyo. Материалы сайта https://www.chipdip.ru/catalog/popular/
10. Транзисторы IRF730А. Материалы сайта
http://www.vishay.com/docs/91045/91045.pdf












4





20