Разработка источника питания собственных нужд

Источник питания собственных нужд должен обеспечить питание компонентов системы управления преобразователем от входного напряжения 70 В частотой 100 Гц. Система управления питается от напряжения пяти уровней: 12 В, переменное 12 В, дифференциальное 12 В, 5 В, 3,3 В. В таблице 6.1 указаны потребители и максимальный потребляемый ими ток.

Таблица 6.1 - Основные потребители энергии

Заложим общую мощность, потребляемую от источника собственных нужд .

Источники малой мощности (до 150 Вт) обычно построены по схеме однотактного обратноходового преобразователя напряжения. В данной дипломной работе источник питания собственных нужд выполнен на микросхеме UC3842. Выбор данного источника питания обусловлен тем, что подобные преобразователи получили широкое распространение при проектировании микропроцессорных устройств и не раз проектировались в лаборатории группового проектного обучения (ГПО) силовых микропроцессорных устройств (СМУ). Рассмотрение других источников питания не осуществлялось. Микросхема UC3842 имеет минимальное напряжение для запуска микросхемы которое составляет 10 В, что для нас не мало важно. На рисунке 6.1 приведена типовая схема включения микросхемы UC3842 [19].

Микросхема UC3842 имеет все необходимые функциональные возможности для создания схем управления сетевыми импульсными источниками питания. Встроенные структурные элементы микросхемы обеспечивают её отключение при недопустимо низком входном напряжении и пусковом токе менее 1 мА. Прецизионный источник опорного напряжения тактирован для повышения точности на входе усилителя сигнала ошибки. ШИМ-компаратор контролирует также ограничение по току, а квазикомплиментарный выходной каскад рассчитан на значительные броски тока (как втекающего, так и вытекающего). Выходной каскад обеспечивает работу на нагрузку типа n-канального полевого транзистора с изолированным затвором и имеет низкий логический уровень напряжения в отключённом состоянии.

Схема источника питания приведена на рисунке 6.2.

Произведем расчет источника питания собственных нужд (ИПСН) приведенного на рисунке 6.2. Параметры ИПСН:

- минимальное входное напряжение ;

- максимальное входное напряжение ;

- активная мощность источника ;

- частота преобразования ;

- максимальная длительность импульса ;

- максимальная длительность разряда ;

- выходное напряжение ;

- выходное напряжение ;

- выходное напряжение ;

- собственная обмотка для микросхемы .

Произведем расчет и выбор стартового терморезистора. Он защищает элементы входной цепи от скачка тока в конденсаторе при включении в сеть.

Сопротивление резистора

Мощность резистора

Выбираем терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом SCK-101 c сопротивлением 10 Ом при 25 ºC.

Средний ток рассчитывается по формуле:

                                (6.1)

Максимальный ток первичной и третьей обмотки рассчитывается по формуле:

                   (6.2)

                         (6.3)

Индуктивность первичной обмотки рассчитывается по формуле:

   (6.4)

Индуктивность вторичной обмотки рассчитывается по формуле:

                        (6.5)

Выбираем сердечник феррит марки N87 на каркас ETD29 с площадью сечения  и полагаем зазор .

Определим количество витков каждой из обмоток:

положим равным 30 число витков первичной обмотки.

Рассчитаем рабочую индукцию по формуле:

          (6.6)

положим равным 11 число витков вторичной обмотки.

Рассчитаем действующие токи каждой из обмоток по формулам:

Произведем расчет провода, которым будет осуществляться намотка по формуле:

Расчет токочувствительного резистора по формуле:

                                    (6.7)

Расчет силового ключа по формуле: