Частотозадающие элементы (C5 и R8)

Индукция вполне приемлемая, с некоторым запасом от индукции насыщения (для феррита N78 равна 0,5 Тл). Смотрим на кривую зависимости удельных потерь он индукции и частоты в спецификации на материал при частоте 20 кГц и , и получаем удельные потери в 127 мВт/см3. Объем сердечника из спецификации VС=5210 мм3=5,21 см3.

В итоге получаем потери в сердечнике:

Но обратим внимание, что потери в феррите очень сильно падают с ростом температуры. Так при температуре сердечника в 100 °С удельные потери составят всего 50 мВт/см3 и потери в сердечнике:

Но удельное сопротивление меди наоборот достаточно сильно растет с ростом температуры, соответственно потери в обмотках будут увеличиваться с ростом температуры обмоток. Поэтому при выборе оптимальной конфигурации трансформатора следует оценивать общие потери и при комнатной температуре, и при 100 °С, и оценивать полученный результат исходя из требований к разработке в целом (рабочий температурный диапазон, условия охлаждения).

Максимально возможная индуктивность вторичной обмотки 10,65 мкГн, что для выбранного сердечника соответствует:

Индуктивность вторичной обмотки не может быть больше расчетных ранее значений, поэтому мы вынуждены округлять полученную величины до меньших целых значений. При этом изменяться индуктивности и коэффициент трансформации, что приведет к росту максимального напряжения на ключе:

Теперь уточним максимальное значение тока первичной стороны, временные интервалы в номинальном режиме и среднеквадратичные значения токов (это нам понадобится для расчета потерь и выбора компонентов).

Максимальный ток первичной стороны:

Номинальный ток первичной стороны:

Время открытого состояния ключа в номинальном режиме:

Среднеквадратичное значение тока первичной стороны:

где

Ток вторичной стороны:

Время обратного хода:

Среднеквадратичное значение тока вторичной стороны:

где

Для расчета потерь на вихревые токи нам также понадобятся значения постоянной и переменной составляющих вторичного тока:

Питание контроллера должно быть в диапазоне 11,5÷16 В. При этом выбор оптимального напряжения весьма непрост - при низком его уровне контроллер может выключаться при отсутствии нагрузки на выходе преобразователя, а при высоком его уровне могут возникнуть проблемы с корректной отработкой режимов перегрузки и короткого замыкания. В данном случае можно остановиться на напряжении питания ШИМ - контроллера в 13В, что потребует следующего количества витков:

Поскольку количество витков не целое, надо выбрать или 11 витков, или 12 витков. В первом случае напряжение питания контроллера будет 12,6 В, во втором - 13,8 В. Остановимся на 12 витках обмотки питания контроллера, поскольку в первом случае слишком мал запас до максимально возможного напряжения отключения контроллера.

Теперь перейдем к конструированию трансформатора. В сетевых источниках питания всегда кладут сначала первичную обмотку, и этому есть несколько причин. Первичная обмотка чаще всего мотается гораздо более тонким проводом чем вторичная, поэтому потери в ней от протекания переменного тока (эффект близости) чаще всего можно считать пренебрежимо низкими. В ферритовом сердечнике с зазором в центральном керне в зазоре сконцентрировано мощное магнитное поле, вызывающее в близлежащих витках вихревые токи. Соответственно, когда ближе всего к зазору располагается тонкая обмотка, вред от этого эффекта минимален. Кроме того, в этом случае получаем существенный выигрыш от резкого снижения потерь в пассивном слое. Поскольку обмотки обратноходового трансформатора работают поочередно, т.е. не бывает случая, когда ток протекает одновременно и через первичную и вторичную обмотку, все магнитное поле сконцентрировано или внутри первичной обмотки (на прямом ходу), или внутри вторичной обмотки - в этом случае в поле попадает и первичная обмотка. Соответственно, как пассивный слой работает только первичная обмотка, и за счет малой ее толщины дополнительные потери в ней практически отсутствуют. Следующая причина расположения первичной обмотки внутри - требования электробезопасности - мы вынуждены обеспечить минимальные пути утечки между цепями, связанными с сетью, и сердечником трансформатора в 6 мм. Если первичная обмотка располагается сверху, гораздо сложнее обеспечить ее надежную изоляцию от сердечника в соответствии со стандартом.

Лучшие статьи по информатике

Проектирование сети местной телефонной станции
Переход от электромеханических к электронным системам коммутации и цифровым сетям характеризуется образованием единой системы передачи и коммутации информац ...

Электронные трансформаторы на основе высокочастотных структур с переключаемыми конденсаторами для автономных систем электроснабжения
Из основных тенденций развития радиоэлектронных средств (РЭС) и систем связи следует отметить с одной стороны все возрастающую степень использования интегра ...

Организация связи на железнодорожном транспорте на примере Свердловской железной дороги
Открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД») Филиал «Свердловская железная дорога» Свердловский региональный центр связи (С ...