Найти в Дзене

Электронная арифметика (ещё одно продолжение)

Для осуществления дальнейших наших планов потребуется смотреть на картинку с временными диаграммами из статьи "Электронная геометрия" и предыдущая статья, где мы оставили нашу бумажку с исходными данными. На основе этой бумажки рассчитаем величины токов и напряжений, представленных на временных диаграммах в "Электронной геометрии" в следующей последовательности (см. рисунок обложки). Теперь мы возьмем миллиметровку и нарисуем в масштабе полученные нами токи для крайних величин входного напряжения. Из диаграмм на рисунке выше можно сделать следующие выводы. Обычно никто подобные диаграммы не строит. Эта простейшая геометрия приведена здесь исключительно для наглядности восприятия. Из полученных расчетных данных и полученных диаграмм токов так же можно кое-что вывести, а именно. А мы продолжим наши расчеты далее и займемся демпфирующей цепью (блок ДЦ на схеме с обложки "Электронной геометрии"). Это дело расписано на картинке ниже. Как видно из картинки сверху, мы выбрали стандартную RCD
Расчет параметров геометрии импульсов преобразователя
Расчет параметров геометрии импульсов преобразователя

Для осуществления дальнейших наших планов потребуется смотреть на картинку с временными диаграммами из статьи "Электронная геометрия" и предыдущая статья, где мы оставили нашу бумажку с исходными данными. На основе этой бумажки рассчитаем величины токов и напряжений, представленных на временных диаграммах в "Электронной геометрии" в следующей последовательности (см. рисунок обложки).

  1. Рассчитаем дополнительное напряжение Usдоп по формуле [1].
  2. Выберем напряжение выброса Usp в разумных пределах [2].
  3. Проверим, что сумма всех напряжений, приложенных к закрытому ключу, не превышает его максимально допустимое напряжение [3].
  4. Рассчитаем минимальный коэффициент заполнения, который получится при максимальном входном напряжении [4].
  5. Сделаем то же самое для минимального входного напряжения и получим максимальный коэффициент заполнения [5].
  6. Вычислим средний ток в импульсе при минимальном входном напряжении [6]. Прошу заметить, что здесь мы применили нашу формулу для мощности.
  7. Точно так же поступаем со средним током в импульсе для максимального входного напряжения [7].
  8. Определяем максимальную длительность импульса, которая у нас будет при минимальном входном напряжении [8].
  9. Так же поступаем и с минимальной длительностью импульса при максимальном входном напряжении [9].
  10. Находим приращение тока за время действия максимально длинного импульса [10].
  11. То же самое делаем и для импульса минимальной длительности [11].
  12. Далее рассчитываем минимальный ток в импульсе при минимальном входном напряжении [12].
  13. Делаем то же самое для максимального импульсного тока при минимальном входном напряжении [13].
  14. Определяем минимальный ток в импульсе при максимальном входном напряжении [14].
  15. Вычисляем максимальный импульсный ток при максимальном входном напряжении [15].

Теперь мы возьмем миллиметровку и нарисуем в масштабе полученные нами токи для крайних величин входного напряжения.

Токи, полученные при расчетах.
Токи, полученные при расчетах.

Из диаграмм на рисунке выше можно сделать следующие выводы.

  • Напряжение, выбранное нами в качестве максимального переводит наш источник в критический режим, когда ток через первичную обмотку в каждом такте начинается практически с нуля.
  • Очевидно, что наибольшие потери в преобразователе будут при минимальном входном напряжении.

Обычно никто подобные диаграммы не строит. Эта простейшая геометрия приведена здесь исключительно для наглядности восприятия.

Из полученных расчетных данных и полученных диаграмм токов так же можно кое-что вывести, а именно.

  • Максимально допустимое напряжение на ключе микросхемы маловато для нашего диапазона входных напряжений. Если бы мы не опирались на нее, то транзистор следовало бы выбрать с этим параметром, превышающем 70 Вольт.
  • Индуктивность первичной обмотки трансформатора маловата. В случае самостоятельного изготовления последнего, следовало бы увеличить эту индуктивность как минимум вдвое.

А мы продолжим наши расчеты далее и займемся демпфирующей цепью (блок ДЦ на схеме с обложки "Электронной геометрии"). Это дело расписано на картинке ниже.

Расчет демпфирующей цепи.
Расчет демпфирующей цепи.

Как видно из картинки сверху, мы выбрали стандартную RCD цепь с ограничителем, поскольку выбранная нами микросхема имеет низковатое максимально допустимое напряжение на ключе. А ограничитель TVSдц служит для предотвращения превышения этого напряжения в переходных режимах и должен быть выбран на рабочее напряжение около Usp, т. е. в нашем случае 7,5 или 8 Вольт. Конденсатор демпфирующей цепи Сдц рассчитывается исходя из равенства накопленной в индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора энергии, энергии конденсатора, которую он должен поглотить к следующей коммутации (формула [1]). Резисторы рассчитаны так, чтобы к моменту следующей коммутации конденсатор сбросил напряжение на величину Usp, разряжаясь через них (выражение [2]). Два последовательных резистора выбраны из-за рассеиваемой на них мощности и того факта, что это компоненты поверхностного монтажа.

Получилось очень много букв. Но я не виноват. В следующий раз у нас будет считаться вторичная сторона, выходной диод и рассеиваемая мощность схемы целиком.