Разработка вторичного источника питания (ВИП)

Для получения напряжения +12В для питания ШИМ- контроллера преобразователя, а также напряжения +5В для питания датчика частоты вращения(ДЧВ), интерфейса RS485 и вычислительного устройства(ВУ) будем использовать линейный стабилизатор на микросхемах 142 серии, последовательно включенных в сеть +27В. Схема линейного стабилизатора напряжения представлена на рисунке 7.

 

Рис.7-Линейный стабилизатор напряжения.

В качестве DA1 воспользуемся микросхемой стабилизатора 142ЕН8Б, чтобы получить +12В для питания ШИМ- контроллера преобразователя.

Согласно типовой схеме включения на входе стабилизатора 142ЕН8Б должен стоять конденсатор емкостью 0,33 мкФ, а на выходе конденсатор емкостью 1мкФ.

Выберем конденсаторы:

C1-К10-17-0,33мкФ

С2- К10-17-1мкФ.

Для получения напряжения +5В воспользуемся микросхемой стабилизатора 142ЕН5А для питания интерфейса RS485 и вычислительного устройства(ВУ).

Согласно типовой схеме включения на выходе стабилизатора 142ЕН5А должен стоять конденсатор емкостью 2,2 мкФ

Выберем конденсатор С3- К10-17-50В-2,2мкФ.

Для получения напряжений +9В, -9В для питания операционного усилителя и сравнивающего устройства , а также, напряжения +12В с частотой 1кГц, которое подается на датчик положения заслонки (ДПЗ), воспользуемся схемой двухтактного преобразователя со средней точкой, представленной на рисунке 8.

Рис.8-Двухтактный преобразователь со средней точкой.

Расчет преобразователя:

Дано:

f= 1кГц.

Uвх=27В.

Iн1=200мА.

Iн2=Iн3=5мА.

Uвых1=12В.

Uвых2=+9В.

Uвых3= -9В.

 

Определим коэффициент трансформации:

Для обмотки +12В:

 

Для обмотки +9В и -9В:

 

 

Ток первичной обмотки:

В данном случае амплитудное значение тока Ia1 равно действующему значению, так как напряжение имеет прямоугольную форму:

 

 

Максимальное напряжение на закрытом транзисторе:

 

 

Исходя из вышеизложенных расчетов, выберем транзисторы 2Т827А, имеющие следующие параметры:

Iк макс = 20А.

Статический коэффициент передачи тока h21э =750

Uкэ макс = 100В

Транзисторы 2T827А выбираются с большим запасом по току и напряжению для того, чтобы обеспечить необходимое время наработки = 60тыс. часов.

 

Мощность первичной полуобмотки:

 

 

Мощности вторичных обмоток:

 

 

 

 

Расчет цепи 9В.

Uп=9В

Потребляемый ток:

Iп=5*10^-3А.

Найдем сопротивление нагрузки:

 

 

Выберем диод VD-2Д510А:

Ivd max=200мА

Uvd обр.max=50В

Зададимся коэффициентом пульсаций напряжения:

Kп=0,01

Найдем емкость конденсатора С1:

 

С1=С2.

Выберем конденсатор С1,С2-К50-29-50В-47мкФ.

Расчет трансформатора

Найдем габаритную мощность трансформатора:

 

 

Найдём значение ScS0:

 

В качестве материала сердечника будем использовать электротехническую сталь 3423 со следующими параметрами: Kc=0,85, K0=0,4, j=3А/мм².

Зададимся максимальным значением индукции в сердечнике:

B_max=0,3 Тл.

 

 

По формуле найдём:

 

 

Полученному значению ScS0 удовлетворяет сердечник, ОЛ 20x10x8, у которого:

 

S_c=40 мм²

S_o=78,5 мм²

S_c* S_o=3,14*10^-9 м⁴.

 

Найдём число витков первичной полуобмотки:

 

 

W1=90 витков.

Первичная обмотка содержит 180 витков.

Найдём число витков вторичных обмоток:

 

Обмотка +12В:

Обмотка +9В:

 

Обмотка -9В:

 

Найдём диаметры и сечения проводов обмоток:

Для первичной обмотки:

 

Отсюда:

 

 

Для вторичных обмоток:

 

Для обмотки +12В:

 

 

Для обмотки +9В:

 

В качестве провода для первичной обмотки будем использовать провод ПЭТВ-2 диаметр которого 0.2 мм без учета изоляции.

Найдем сечение меди первичной обмотки:

 

 

В качестве провода для вторичной обмотки на +12В будем использовать провод ПЭТВ-2 диаметр которого 0.3 мм без учета изоляции.

 

Найдем сечение меди обмотки на +12В:

 

 

С точки зрения механической прочности и надежности в качестве провода обмотки для +9В будем использовать провод ПЭТВ-2 диаметр которого 0.1 мм без учета изоляции.

Сечение такого провода:

 

 

Найдем сечение меди обмотки на +9В:

 

Обмотку на -9В будем мотать таким же проводом, как и обмотку на +9В.

 

Найдем сечение всех обмоток:

 

 

Сечение всех обмоток с учетом изоляции:

 

Найдем площадь отверстия:

 

 

Найдем диаметр отверстия: