Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения

РЭ - регулирующий элемент, СУ - схема управления,
ИЭ - измерительный элемент.
Рисунок 2.1

Период коммутации (преобразования) равен:

Tп = tu + tn

Частота коммутации (преобразования):

fn = 1 / Tn = 1 / ( tu + tn )

В импульсном стабилизаторе регулирующий элемент РЭ преобразует (модулирует) входное постоянное напряжение Uп(Uвх) в серию последовательных импульсов определенной длительности и частоты, а сглаживающий фильтр, состоящий из диода VD, дросселя L и конденсатора С демодулирует их опять в постоянное напряжение Uн. При изменении входного напряжения Uп(U0) или тока в нагрузке Rн в импульсном стабилизаторе с помощью цепи обратной связи (рисунок 2.1,а), состоящей из измерительного элемента ИЭ и схемы управления СУ, длительность импульсов изменяется таким образом, что выходное напряжение Uн остается стабильным с определенной степенью точности.

Импульсный режим работы позволяет значительно уменьшить мощность потерь в регулирующем элементе и тем самым повысить КПД источника питания, уменьшить его массу и габариты. В этом состоит решающее преимущество импульсных стабилизаторов перед непрерывными стабилизаторами.
стабилизатор напряжение импульсный
3. РАСЧЁТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ

Силовая часть импульсного стабилизатора включает в себя регулирующий элемент на основе транзистора, работающего в ключевом режиме, диод, дроссель и конденсатор, которые должны быть выбраны в результате расчёта.

Принимаем ориентировочное значение КПД:
hhст = 0,9.
Определяем минимальное, номинальное и максимальное значения относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора:


;
;

где:

Uп мак = Uп + DDUп = 9 + 0,9 = 9,9 В;п мин = Uп - DDUп = 9 - 0,9 = 8,1 В;н мак = Uн + DDUН = 12 + 1,2 = 13,2 В;н мин = Uн - DDUН = 12 - 1,2 = 10,8 В.

Из условия обеспечения режима непрерывности токов дросселя определяем его минимальную индуктивность:і U п мин gмак (1 - gмак ) / (2 Iн мин fп) = 8,1 * 0,43 (1 - 0,43) / (2 * 0,1 * 40 103) » 0,25 мГн.

Мощность, выделяемая в дросселе:

Для дросселя возьмем сердечник К7ґ4ґ1,5 (рисунок 3.1) из феррита 1000НМ3. Его геометрические параметры и параметры, используемые в расчетах приведены в таблице 3.1:

Число витков

.

Диаметр провода должен быть не менее:

Возьмем провод диаметром 0,15 мм. Он имеет площадь сечения Sпр = 0,01767 мм2 и удельное сопротивление r = 1,018 Ом/м.

С учетом изоляции и неплотности намотки общая площадь провода не превысит SпрS = 2 * W * Sпр = 2 * 40 * 0,0001767 » 0,015 см2, что значительно меньше площади окна сердечника. Следовательно, дроссель может быть реализован. Для увеличения индуктивности удвоим число витков обмотки (W = 80). Тогда

Общая длина провода и сопротивление обмотки дросселя:

Определяем средний, минимальный и максимальный ток дросселя: