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