DC-DC преобразователя понижающего типа

СОДЕРЖАНИЕ

Введение..........................................................................................................4

1.Выбор функциональной схемы и элементной базы.................................5

2.Разработка принципиальной электрической схемы...............................10

3.Электрический и конструктивный расчёт индуктивного элемента......13

4.Временные диаграммы работы преобразователя....................................17

5.Расчёт статических и динамических потерь и КПД................................19

6.Моделирование процессов преобразователя...........................................22

Заключение.....................................................................................................26

Литература......................................................................................................27

Приложение 1. Функциональная схема.

Приложение 2. Электрическая принципиальная схема.

Приложение 3. Спецификация.

Введение

На сегодняшний день очень широкое распространение получили всевозможные устройства, работающие на электрической энергии. Однако, для питания, они используют токи и напряжение отличающиеся друг от друга по амплитуде, частоте и другим показателям. Именно из этого и вытекает потребность в устройствах, предназначенных для преобразования параметров электрической энергии – преобразователях. Существует большое количество преобразователей, отличающихся по характеру преобразования, способу управления, и по типу схем. Схемотехника преобразователей различна, но почти во всех случаях, для достижения максимально высокого КПД, используются полупроводниковые приборы. По характеру преобразования они делятся на выпрямители, инверторы, преобразователи частоты и числа фаз и преобразователи напряжения.

Преобразователи, предназначенные для преобразования постоянного напряжения в постоянное напряжение другой величины, называются DC-DC преобразователями. Они делятся на повышающие, понижающие и инвертирующие. DC-DC преобразователи широко используются в оборудовании для вычислительной, электронной техники, автоматизированных системах управления, средствах связи и др.

Силовая часть, дополненная широтно-импульсным контроллером, датчиками выходного напряжения, выходного тока, тока ключевого элемента, образует импульсный стабилизатор напряжения. Выходное напряжение у стабилизаторов поддерживается постоянным при изменении в заданных пределах входного напряжения и сопротивления нагрузки. В отличие от непрерывных или аналоговых стабилизаторов, импульсные стабилизаторы, построенные на базе DC-DC преобразователей, обладают большим коэффициентом полезного действия. Это обусловлено ключевым режимом работы регулирующего элемента и, как следствие, меньшими потерями мощности на нем.

Задачей данного курсового проекта ставим разработку DC-DC преобразователя понижающего типа.

1.Выбор функциональной схемы и элементной базы

 Принципиальная электрическая схема силовой части понижающего DC-DC преобразователя приведена на рис. 1.1.

[pic 1]

Рис. 1.1. Принципиальная электрическая схема силовой части

понижающего DC-DCпреобразователя

Транзистор VT управляется импульсами от схемы управления СУ. Неуправляемый ключ – диод VD - обеспечивает протекание тока индуктивности [pic 2] после запирания транзистора. Конденсатор С1 заряжается до входного напряжения [pic 3]. Конденсатор С2 улучшает фильтрацию напряжения на нагрузке. Примем транзистор и диод за безинерционные элементы с идеальными ключевыми свойствами. Индуктивность будем считать линейным элементом без потерь.

Схема управления вырабатывает импульсы, модулированные по ширине. Период следования импульсов –Т, длительность импульсов – [pic 4]. Коэффициент заполнения импульсов D определяется выражением:

[pic 5].        

Схема, поясняющая принцип работы понижающего DC-DC Преобразователя, представлена на рисунке 1.2.

[pic 6]

Рисунок 1.2.

Из условия равенства нулю среднего за период значения напряжения на индуктивности следует:

[pic 7]

Решив уравнение, относительно напряжения на нагрузке, получим регулировочную характеристику понижающего преобразователя