Оценки "черного ящика" для импульсных источников питания

October 27, 2011 by admin Комментировать »

Рис. 3.17. Импульсный источник питания, представленный в виде "черного ящика" Оценка выполняется по следующим формулам. 1. Выходная мощность

2. Входная мощность

3. Средние значения входных токов

На этом предварительном этапе фазы проектирования предопределяются некоторые из основных параметров, проявляемых импульсным источником питания. Это позволяет разработчику определить, корректна ли выбранная им топология, и заказать компоненты для макетирования задолго до того, как они потребуются фактически. Кроме того, выясняются значения некоторых особо важных параметров, которые потребуются позже в процессе проектирования. Для выполнения оценок "черного ящика" разработчику требуется знать только параметры внешней среды, взятые из проектной спецификации, а затем рассмотреть будущий источник питания как некий "черный ящик", то есть, объект, имеющий только входные и выходные линии (рис. 3.17).

где "nom’ — обозначение рабочей величины входного напряжения в процессе нормального функционирования источника.

Рассчитайте также набольшее среднее значение входного тока, который протекает самом низком заданном входном напряжении. Эта величина позволяет разработчику определить диаметр провода, используемого для первичной обмотки трансформатора или индуктора.

4. Входной пиковый ток

где к= 1,4 — для понижающих, полупрямоходовых и полномостовых преобразователей; к = 2,8 — для полумостовых и прямоходовых преобразователей; к = 5,5 — для повышающих, инвертирующих и обратноходовых преобразователей.

Величину пикового тока полезно знать при проектировании обратноходовых индукторов и трансформаторов. Для прямоходовых источников питания эта величина на данном этапе особого значения не имеет.

5. Выбор переключателей мощности и выпрямителей

Каждая топология имеет прогнозируемые величины напряжения и тока для ключей и выпрямителей. Эти оценки имеют коэффициент достоверности около 90%. Выбор устройств питания на данной стадии проектирования может сэкономить драгоценное время позже в процессе выполнения программы, поскольку не придется ожидать поставки элементов. В табл. 3.2 содержатся уравнения, которые могут показаться консервативными, но будут работать в приложении.

Таблица 3.2. Оценка значимых минимальных параметров мощных полупроводниковых приборов

6. Оценка потерь компонентов (дополнительно)

Относительные потери среди различных секций внутри импульсных источников питания с ШИМ отчасти можно предсказать, исходя из опыта. Пропорции таких потерь зависят, конечно же, от направлений проектирования, которым следует разработчик, однако на данном этапе требуются только приблизительные оценки. В табл. 3.3 представлены "типичные" КПД для всех основных топологий и процент потерь, имеющих место между каскадом ключа и каскадом выходного выпрямителя. Таблица 3.3. Оценки "черного ящика" для потерь в различных топологиях

Топология

Тип ключа

Общий КПД (%)

Оценочный процент общих потерь, Р(%)

Биполярный

МОП

Ключ и драйвер

Выходной выпрямитель

Магнетики

Прочие элементы

Понижающие

X

 

72

42

48

5

5

 

X

76

35

55

5

5

3.5. Проектирование магнитных элементов 51

Таблица 3.3. Окончание

Топология

Тип ключа

Общий КПД (%)

Оценочный процент общих потерь, Р(%)

Би- поляр ный

МОП

Ключ и драйвер

Выходной выпрямитель

Магнетики

Прочие элементы

Повышающие

X

 

74

55

35

5

5

 

X

77

48

42

5

5

Инвертирующие

X

 

74

55

35

5

5

 

X

77

48

42

5

5

Обратно- ходовые

X

 

75

44

46

5

5

 

X

78

33

57

5

5

Полупря- моходовые

X

 

74

44

46

5

5

 

X

77

33

57

5

5

Пушпуль- ные

X

 

69

50

40

5

5

 

X

72

\ 40

50

5

5

Полу мостовые

X

 

69

48

42

5

5

 

X

72

40

50

5

5

Полномостовые

X

 

65

50

40

5

5

 

X

70

40

50

5

5

Для определения соответствующей потери каждой секции для выбранной топологии источника питания используется следующее соотношение:

где Р(%) — типичный оценочный процент потерь требуемой секции по отношению к общим потерям источника питания (см. табл. 3.3).

Если топология содержит несколько ключей, то следует умножить значения

■fioss(ckt) на:

•                0,5 (50%) — для пушпульных и полумостовых преобразователей;

•                0,25 (25%) — для полномостовых преобразователей.

Для оценки потерь внутри каждого выходного выпрямителя в импульсном источнике питания с несколькими выходами используется соотношение мощности требуемого выхода к общей выходной мощности:

Данные о потерях можно использовать для определения подходящих сборок, необходимых для полупроводников. Можно установить, например, какие полупроводники следует подсоединить к теплоотводу и сколько таких теплоотводов требуется.

На этом этап оценки "черного ящика" завершается. Как видите, с помощью этих оценок можно получить некоторую очень полезную информацию.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты