Расчет элементов преобразователя

Предположим, что значения пульсаций токов и напряжений намного меньше значения постоянной составляющей. Для начала заметим, что в установившемся режиме падения напряжений на катушках L1 и L2 не имеют постоянной составляющей (если пренебречь падениями напряжения на их паразитных сопротивлениях). Поэтому одна из обкладок разделительного конденсатора C15 (рис.5.3.) находится под потенциалом Vin (через катушку L1), а другая - под потенциалом земли (через L2). Тогда выражение для среднего напряжения на конденсаторе C15 будет иметь вид:

(5.1)

Пусть T - период одного цикла работы преобразователя. Обозначим через a часть периода T, во время которой ключ Sw замкнут, а через 1-a - оставшуюся часть периода. Так как среднее значение напряжения на катушке L1 в установившемся режиме равно нулю, напряжение на L1 за время aT (Ton), в течение которого ключ замкнут, полностью компенсируется напряжением за время (1-a)T (Toff), в течение которого ключ разомкнут:

(5.2)

где Vd - прямое падение напряжения на диоде VD4 для суммы токов через индуктивности L1 и L2, а Vc15 равно Vin:

(Vout + Vd) / Vin = a / (1-a) = Ai (5.3)

(5.4)

- коэффициент усиления (amplification factor), идеальный случай, когда паразитные сопротивления равны нулю. Если пренебречь в первом приближении падением напряжения на диоде Vd, мы увидим, что отношение Vout к Vin может быть как больше, так и меньше 1, в зависимости от величины a (и они равны, когда a = 0,5). Это соотношение демонстрирует отличие топологии SEPIC от классической повышающей или понижающей (step-down) топологии.

Экстраполируем соответствующие значения a из (2):

(5.5)

Постоянная составляющая тока через разделительный конденсатор C15 равна нулю. Это означает, что выходной ток течёт только через L2:= IL2=0.05A (5.6)

К рассеиваемой мощности L2 не предъявляется жёстких требований, так как средний ток через L2 всегда равен выходному току и не зависит от изменений входного напряжения Vin. Чтобы вычислить ток через L1 (IL1) , вспомним, что через C15 не может протекать постоянный ток. Таким образом, заряд, протекающий в то время (интервал aT), когда ключ замкнут, полностью уравновешивается зарядом, который течёт в то время, когда ключ разомкнут (интервал (1-a)T). Ток через C15 есть ток через L2. Когда ключ разомкнут во время (1-aT), ток L2 течёт через VD4, пока ток L1 течёт через C15: . Зная, что IL2 = Iout, запишем:

(5.7)

Так как входная мощность равна выходной мощности, поделенной на к.п.д., IL1 зависит только от Vin. Для заданной выходной мощности IL1 увеличивается, если уменьшается Vin. Зная, что IL2 (и, следовательно, Iout) течёт через C15 во время aT, мы выберем Cp так, чтобы пульсации напряжения на нём DVcp были намного меньше Vcp *(g = 5%). Наихудший случай будет для минимального Vin.

(5.8)

Найдем допустимый среднеквадратичный ток:

(5.9)

Выберем в качестве С15 керамический конденсатор фирмы MURATA GRM55DR72E105KW01L типоразмера 2220, со следующими характеристиками:, состоящее обычно из сопротивления сток-исток ключа MOSFET, включённого последовательно с шунтом для ограничения максимального тока, вносит следующие потери:

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другое по теме:

Диэлектрические стержневые антенны
Антенны применяются как для излучения, так и для приема электромагнитных волн. Предающая антенна - это элемент предающей радиостанции, который преобразует энергию токов высокой частоты в энергию электромагнитных волн и изл ...

Разработка лабораторного макета для исследования мультиплексоров
Мультиплексором называют устройство, предназначенное для передачи сигналов с любого из входов на одну общую выходную шину. Вход, с которого сигнал передается на выход, выбирают в зависимости от значения управляющего сигнала, ...

©  www.techvarious.ru - 2018