Расчет и выбор основных элементов регулятора

Расчет проводится по методике, изложенной в [4], на примере регулятора, который должен обеспечивать:

– номинальное напряжение на выходе , при коэффициенте пульсации не более %;

– номинальную мощность на нагрузке Вт, при диапазоне изменения входного напряжения от В до В.

Полагаем, что частота коммутации транзисторного ключа Гц.

В связи с тем, что в приложении 3 приводится программа расчета в системе MathCad, то при записи расчетных формул сохранена форма, аналогичная используемой в этой системе.

Вычисление проводится в следующей последовательности.

1. Средний ток на нагрузке и среднее значение входного напряжения

, А.

, В.

2. Диапазон изменения скважности q в режиме непрерывного тока дросселя

, .

, .

, .

3. Индуктивность дросселя фильтра

, Гн.

4. Величина емкости конденсатора фильтра

Для определения емкости конденсатора фильтра С рассчитаем произведение LC

, ,

а затем определяем емкость конденсатора

, Ф.

Проверим, обеспечивают ли параметры фильтра С и L заданный уровень пульсации выходного напряжения

, В,

где Т – период коммутации схемы управления, равный

, с.

Следовательно, уровень пульсации выходного напряжения не превышает допустимого значения 2.2В.

По результатам расчета, учитывая максимальный уровень выходного напряжения, выбираем конденсатор типа К50-22 30 мкФ 160В.

5. При расчете и конструировании дросселя фильтра кроме его индуктивности L необходимо знать следующие параметры:

– максимальное значение тока

, А,

где - коэффициент кратности тока, который рассчитывается по формуле

, ;

– действующее значение тока

, А;

– максимальное значение напряжения

, В.

Для выбора транзисторного ключа и обратного диода VD определим значения токов и напряжений в этих элементах

– максимальное значение тока в ключе и на диоде

, А;

– среднее значение тока в ключе и диоде

, А;

, А;

– максимальное значение напряжения на ключе и диоде равны В.

С учетом частоты переключения, по этим данным выбираем в качестве ключа силовой IGBT транзистор IRG4PSC71UD фирмы International Rectifier.

 

Основные параметры транзистора:

– напряжение коллектор-эмиттер, U KЭ= 600 В;

– длительный ток коллектора, I к= 60 А;

– минимальное напряжение затвор-эмиттер, U ЗЭ=15 В;

– напряжение насыщения коллектор эмиттер, =1,67 В;

– энергия включения, =0,9мДж;

– энергия выключения, = 0,75мДж;

– допустимая температура кристалла, Тj = 150 ⁰С;

– тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом, Rjc = 0,32 ⁰С/Вт;

– тепловое сопротивление между корпусом и радиатором, Rcs = 0,5 ⁰С/Вт.

В качестве обратного диода выбираем диод фирмы QUIETIR серии 60ЕРF.

Основные параметры диода:

– прямой ток, I F= 60 А;

– обратный ток, IRRM = 5 mA;

– падение напряжения в открытом состоянии, VFM = 1,1В;

– обратное напряжение, VRRM = 200В;

– допустимая температура кристалла, Тj =150 ⁰С;

– тепловое сопротивление между кристаллом и корпусом, Rjc = 0,4 ⁰С/Вт;

– тепловое сопротивление между корпусом и радиатором, Rcs = 0,2 ⁰С/Вт.