br />
Після закінчення часу Т процес повторюється - знову настає фаза накачування енергії. Напруга на виході перетворювача:
. Розрахунок силової частини схеми
3. Моделювання
Моделювання схеми виконаємо за допомогою програми LTSpice IV. На малюнку 3.1 зображена схема понижуючого перетворювача, зібрана в головному вікні програми.
Рис. 3.1 - Схема понижуючого перетворювача в головному вікні програми LTSpice IV
Нижче представлені елементи схеми і їх опис.
V1 - напруга живлення рівне V1=40 В;
VT1 - кремнієвий біполярний транзистор 2N3019 NPN - типу фірми Semicoa c напругою колектор-емітер Uке=80 В і струмом через колектор Ік=1 А;
R1 - резистор номіналом R1=10 Ом, службовець для завдання струму бази транзистора VT1;
V2 - імпульсна напруга управління рівне V2=10 В на верхньому рівні і V2=- 5 В на нижньому рівні, котре видає імпульси з частотою перетворення 30 кГц і тривалістю tи=26.64 мкс;
D1 - кремнієвий діод 1N4001 фірми Various має зворотну напругу Uобр=50 В і прямий струм Іпр=1 А;
L1 - дросель фірми Wurth Elektronic індуктивністю L1=390 мкГн і піковим струмом IL=0.68 А;
C1 - вихідний танталовий конденсатор фірми Kemet ємністю C1=4.7 мкФ і номінальною напругою Uс=50 В;
R2 - навантажувальний резистор номіналом R2=85.3 Ом.
. Діаграми в основних точках схеми
Основні діаграми схеми в сталому режимі представлені на відповідних малюнках нижче.
Рис. 4.1 - Імпульси керуючої напруги
Рис. 4.2 - Струм через резистор R1
Рис. 4.3 - Напруга на діоді D1
Рис. 4.4 - Струм через діод D1
Рис. 4.5 - Напруга на дроселі L1
Рис. 4.6 - Струм через дросель L1
Рис. 4.7 - Напруга на конденсаторі C1 і навантаженні R2
Рис. 4.8 - Струм через конденсатор C1
Рис. 4.9 - Струм через навантаження R2
Рис. 4.10 - Потужність на навантаженні R2
Рис. 4.11 - Напруга на навантаженні R2 (до визначення коефіцієнта пульсацій Kp)
5. Аналіз отриманих результатів
Перевіримо правильність розрахунку, порівнявши задані параметри зі значеннями, отриманими з діаграм в результаті моделювання. З діаграм, зображених на малюнках 4.2, 4.4, 4.6, 4.7, 4.9 і 4.10 відповідно маємо: піковий струм бази транзистора Icm=180 мА, максимальний струм через діод D1 відповідає рівню Ivd=0.63 А і не перевищує максимального допустимого значення 1 А, струм через дросель L1 на рівні IL=0.406 А, напруга на конденсаторі C1 і навантаженні R2 на рівні U C1=U R2=32.25 В, струм через навантаження Iн=378 мА і потужність на навантаженні Pн=12.198 Вт Ці значення з допустимою похибкою (менше 5%) збігаються з необхідними даними.
Регулювальна характеристика перетворювача (рисунок 5.1).
Рис. 5.1.1 - Регулювальна характеристика
Дана характеристика побудована в програмі Mathcad 14, за значеннями, отриманими в LTSpice IV при різній відносній тривалості відкритого стану транзистора VT1 (?), які представлені нижче:
Регулювальна характеристика описується рівнянням U вих =? ? Uвх, і при ідеальному варіанті фактично є залежністю? =F (?). З малюнка 5.1 видно, що при? ? 0.71 (23.6? 10 - 6) ми маємо лінійний характер залежності, наближений до ідеалізованої прямій, до цього ж значення? характеристика відрізняється від прямолінійної через більш високих значень вихідної напруги. Це пояснюється переривчастим режимом зміни струму в індуктивності при значеннях? lt; 0.71, останнє з яких взято при аналізі графіків, представлених на малюнках 5.2 а і 5.2 б.
а
б
Рис. 5.2 - Переривистий (а) і безперервний (б) режими протікання струму в дроселі
На малюнку 5.2 а видно, що при? =0.7 (t і=23.33? 10 - 6 с) струм через дросель має негативні значення, що в принципі не може бути. Це пояснюється вадами самої програми, виключаючи які можна сказати про наявність переривчастого характеру зміни струму в індуктивності. При? ? 0.71 негативних значень не спостерігається, що говорить про без...
