Для решения задач по квазирезонансным преобразователям необходимо знать:
что означает приставка «квази» к слову резонансный;
можно ли из ключевого преобразователя с широтно-импульсной модуляцией получить квазирезонансный преобразователь, если можно, то каким образом;
что абривиатура КПР — расшифровывается как квазирезонансный преобразователь;
что ПНТ — переключение в нуле тока;
что ПНН — переключение в нуле напряжения;
что ПХП — прямоходовый преобразователь;
что ОХП — обратноходовый преобразователь;
что КРК — это квазирезонансный ключ, который может быть однополупериодным и двухполупериодным;
что КРК с ПНТ — это квазирезонансный ключ с переключением в нуле тока;
что однополупериодный КРК с ПНТ — это квазирезонансный ключ с переключением в нуле тока, пропускающий ток только в одном направлении (диод включен последовательно с транзистором);
что двухполупериодный КРК с ПНТ — это квазирезонансный ключ с переключением в нуле тока, пропускающий ток в обоих направлениях (диод включен параллельно транзистору и встречно — так называемый обратный диод);
что однополупериодный КРК с ПНН — это ключ, который выдерживает напряжение только одного знака (параллельно транзистору включен обратный диод. Сравните с КРК с ПНТ !!!);
что двухполупериодный КРК с ПНН — это ключ, который выдерживает напряжение любого знака (последовательно с транзистором включен диод, причем «прямое» напряжение выдерживает транзистор, а «обратное» — диод. Сравните с КРК с ПНТ !!!)
3.6.1. Преобразовать непосредственный преобразователь напряжения понижающего типа в понижающий квазирезонансный преобразователь КРП. Представить схему преобразователя (КРП) и пояснить принцип действия.
Дано:
Схема понижающего НПН.
------------------------------------------
Представить схему понижающего НПН и описать работу КРП.
2. Схема понижающего НПН представлена на рис. 3.51.
Рис. 3.51
3. Чтобы нарисовать схему понижающего КРП нужно вместо транзисторно-диодного переключателя VT1 и VD1 в схеме, приведенной на рис. 3.51, включить квазирезонансный ключ (КРК).
4. Квазирезонансные ключи (КРК) бывают:
однополупериодные с ПНТ и с ПНН;
двухполупериодные с ПНТ и с ПНН,
а это значит, что задача имеет четыре решения, т.е. можно привести четыре схемы КРП, выполненные на разных ключах, и все они будут удовлетворять условиям задачи.
На рис. 3.52 представлен понижающий КРП с однополупериодным КРК с ПНТ.
Рис. 3.52
На рис. 3.53 представлен понижающий КРП с двухполупериодным КРК с ПНТ.
Рис. 3.53
На рис. 3.54 представлен понижающий КРП с двухполупериодным КРК с ПНН.
Рис. 3.54
На рис. 3.55 представлен понижающий КРП с однополупериодным КРК с ПНН.
Рис. 3.55
3.7 Задачи по источникам питания персональных компьютеров
3.7.1. Рассчитать основные параметры аккумуляторной батареи АБ системы гарантированного электропитания СГЭП радиоэлектронной аппаратуры РЭА, структурная схема которой приведена на рисунке 3.56, при условии, что переключение на питание от АБ должно осуществляться при понижении сетевого переменного напряжения на 20 % от номинального напряжения питающей сети 220 В ± 10 % 50 Гц, причем наибольшее время работы СГЭП от АБ — 20 минут, а напряжение в шине непрерывного питания должно быть не более 60 В. На выходе СГЭП должен обеспечить напряжение первого канала 5 В при потребляемом токе 20 А, напряжение второго канала 15 В при токе 6 А.
1. Формализуем задачу и примем необходимые допущения.
Дано:
Uс ном =
220 В ± 10 %.
f = 50 Гц.
Uс мин.доп = 0,8 Uс ном
∆t = 20 мин
Uш ≤ 60 В.
Uн1 = 5 В.
Iн1 = 20А.
Uн2 = 15 В.
Iн2 = 6 А.
-----------------------------------------
Определить Сном; n — количество элементов батареи;
∆tзар — время заряда АБ.
На схеме (рис. 3.56) обозначено: В, Ф — входной выпрямитель с фильтром; Пр.1 — нестабилизированный преобразователь постоянного напряжения в постоянное; Ш — шина непрерывного питания; АБ — аккумуляторная батарея; Пр.1К, Пр. 2К — стабилизированные преобразователи постоянного напряжения в постоянное.
Рис. 3.56
Допущения:
2. При выборе напряжения в шине непрерывного питания следует руководствоваться следующими соображениями:
напряжение в шине не должно превышать 60 В — по условию;
низкий уровень напряжения приведет к необходимости использовать в шине провода большого сечения, что нецелесообразно из практических соображений.
Примем за номинальное напряжение в шине Uш ном = 48 В. При увеличении напряжения в питающей сети переменного тока на 10 % напряжение в шине также увеличится на 10 %.
Uш макс = 1,1Uш ном = 1,1×48 = 52,8 В,
что удовлетворяет условию задания.
3. Переход на питание от АБ должен проходить при уменьшении напряжения в сети переменного тока, а следовательно, и в шине непрерывного питания на 20 %, т.е. при
Uш мин = 0,8Uш ном = 0,8 × 48 = 38,4 В.
Так как перед включением в работу АБ должна быть полностью заряжена, то напряжение на каждом элементе будет равно конечному зарядному. Количество элементов определится из выражения:
где ∆UVD1 — прямое падение напряжения, определяемое типом выбранного диода, примем равным 1 В.
U1кон.зар = 1,5 В. Конечное напряжение на одном элементе герметичной никель-кадмиевой батареи в конце заряда берется по зарядной характеристике, приведенной на рисунке 3.57 (кривая 1 — зарядная характеристика герметичных элементов, кривая 2 — для негерметичных).
4. Определим суммарную мощность, потребляемую преобразователями Пр.1К и Пр.2К. Как правило, для этих целей используют преобразователи ключевого типа с промежуточным звеном переменного тока повышенной частоты либо непосредственные преобразователи постоянного напряжения в постоянное, КПД которых довольно высок (0,7 ÷ 0,9). Примем ή = 0,8.
Рис. 3.57
5. Находим величину тока, потребляемого от АБ, т.е. разрядного тока. При постоянстве мощности нагрузки наибольший ток потребляется от разряженных АБ. Семейство разрядных характеристик герметичных никель-кадмиевых элементов приведено на рисунке 3.58.
Для первого приближения выбираем характеристику I = 3Cн (разрядный ток АБ, взятый в амперах, численно равен утроенному значению емкости АБ, выраженной в ампер-часах). По этой характеристике в средней ее части значение разрядного напряжения составляет 1,08 В.
Потребляемый от АБ разрядный ток определится выражением:
 
Рис. 3.58
6. Определим потребляемую от АБ емкость за время работы преобразователя от АБ.
7. Для обеспечения длительной работоспособности аккумуляторов разряд можно производить по графикам (рис. 3.58) до границы, после которой разрядные характеристики становятся крутопадающими (эта граница выделена штриховой линией). На рис.3.58 приведены зависимости напряжения на элементе АБ от величины отданной во внешнюю цепь относительной доли емкости АБ при разряде ее токами, кратными Сн (в базисе Ip = кCном). С учетом этой границы видно, что при разряде АБ током Iр= 3Cн от АБ можно потребить не более 65 % ее номинальной емкости. Тогда номинальная емкость:
8. Возвращаясь к разрядным характеристикам, построенным в базисе Iр = кCном, определим значение коэффициента к при разрядном токе Iр = 8,48 А и номинальной емкости Cном = 4,3 Ачас:
9. Но при разрядном токе Iр = 2Сном реально можно потребить от АБ 75 % ее номинальной емкости (смотри разрядные характеристики)
Ср = 0,75Сн = 0,75 × 4,3 = 3,225 Ачас.
10. Таким образом, емкость АБ выбрана с некоторым запасом. Оценим этот запас численно:
11. Определим, какой минимальный промежуток времени τ допустим между двумя отключениями СГЭП от сети переменного тока (за это время АБ должна быть полностью восстановлена). Учтем, что реально можно потребить от АБ 75 % ее номинальной емкости при выбранной разрядной характеристике, а по зарядной характеристике видно, что для полного заряда АБ необходимо сообщить аккумулятору 125 % емкости. Значит, чтобы в процессе заряда полностью восстановить АБ, ей необходимо сообщить емкость
Рекомендуемый ток заряда Iз (в амперах) составляет, как правило, одну десятую от номинальной емкости Cном (в амперчасах) АБ. Поэтому Iз = 0,1 Cном = 0,1 4,3 = 0,43 А, а минимальный промежуток времени между отключениями от сети переменного тока
Таким образом, повторные отключения сети переменного тока или провалы напряжения в ней ниже 0,8Uс ном продолжительностью до 20 минут допустимы не чаще, чем через 10,9 часов. Допускаются режим форсированного заряда АБ током, равным 0,2 Cном, а также многоступенчатый режим заряда.
|
Скачать 7.25 Mb.