Convertoare+Cc Cc+Cu+Izolare+Galvanica (1)

download Convertoare+Cc Cc+Cu+Izolare+Galvanica (1)

of 65

Transcript of Convertoare+Cc Cc+Cu+Izolare+Galvanica (1)

  • CONVERTOARE CC-CC CU IZOLARE GALVANIC

  • Introducere n multe aplicaii, se impune introducerea unui

    transformator n structura convertorului cc-cc, n vederea realizrii unei izolaii galvanice ntre intrare i ieire. De exemplu, n convertoarele alimentate direct de la reea aceast izolare este impus de standarde interne i internaionale. n mod normal, aceast izolaie s-ar putea obine utiliznd un transformator la frecvena reelei 50 Hz. Datorit faptului c mrimea i greutatea acestui transformator este invers proporional cu frecvena, este de preferat s-l incorporm direct n structura convertorului, facndu-l astfel s lucreze la frecvene de zeci, sute de kHz, dimensiunile sale fizice scznd semnificativ.

  • Sunt situaii cnd trebuie convertit o tensiune continu ntr-o alt tensiune continu, raportul ntre cele dou fiind foarte greu de obinut cu un simplu convertor cc-cc. n aceste situaii utilizarea unui transformator este absolut necesar.

    In sfrit utilizarea trasformatoarelor n structura convertoarelor cc-cc, permite obinerea ieirilor multiple prin simpla adaugare a unor nfurri suplimentare.

  • Convertor cc-cc flyback cu izolare galvanic

    Avantajul convertorului flyback, const n primul rnd n faptul c este cel mai ieftin i simplu convertor cu izolare galvanic, avnd nevoie doar de un singur element inductiv.

    Schema acestui convertor este prezentat n figura 4.1.

    US

    D

    L1 L

    T

    iT

    uT

    C

    iCu1

    iDn:1

    RS

    IS

    TR

    UI

    Fig. 4.1 Schema electric.

  • Cnd tranzitorul T conduce, dioda D este blocat i ntreaga energie este stocat n primarul transformatorului TR (curentul din primar crete). n momentul cnd tranzistorul T se blocheaz, tensiunea pe nfurrile transformatorului se inverseaz, dioda D ncepe s conduc, energia stocat n transformator fiind acum transmis spre ieire (scade curentul n secundar).

    Se va analiza funcionarea n regim staionar, distingndu-se dou moduri de funcionare:

    a) conducie nentrerupt; b) conducie ntrerupt.

  • Formele de und corespunztoare sunt reprezentate n figura 4.2.

    Prin raportare la secundarul transformatorului, schema convertorului flyback se reduce la circuitul inversor (buck-boost) reprezentat n figura 4.3.

    Ca urmare, relaiile ce descriu funcionarea convertorului flyback n cele dou regimuri de conducie se obin din cele deduse n cazul convertorului buck-boost (vezi cap.3) prin simpla nlocuire a tensiunii cu valoarea, n fiind raportul de transformare primar/secundar.

  • tt

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t t

    ITmax

    iT

    iD

    uT

    uD

    iC

    D US

    UI

    iT

    iD

    uT

    uD

    iC

    IDmax

    US

    ITmax

    IDmax

    TT

    a) b)

    D US

    TC TB

    UDmax

    UTmax

    DuS DuS

    UTmax

    UDmax

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    USUS

    Fig. 4.2 Formele de und:a) conducie nentrerupt;b) conducie ntrerupt.

  • UI/n L

    D

    C

    USiT iC

    iD

    RS

    IS

    Fig. 4.3 Convertorul buck-boost echivalent.

  • n figura 4.4, s-a reprezentat forma curentului iL reflectat n secundar. n realitate curentul curge alternativ n primar i secundar astfel nct, transformatorul convertorului flyback nu transport energie continuu ca un transformator obinuit; el acumuleaz energie n prima parte a ciclului (durata TC) i o evacueaz spre sarcin n partea a doua (durata TB).

    Cnd tranzistorul T conduce, tensiunea n secundar va fi UI/n, iar panta curentului reflectat n secundar va fi UI/(n L).

    Cu T blocat, tensiunea secundar este US i panta curentului descresctor va fi US/L.

    t

    ILmaxILmin IS

    iLniT iD

    0

    Fig. 4.4 Curentul reflectat n secundar.

  • 4.2.1 Funcionarea n conducie nentrerupt

    n regim de conducie nentrerupt, curentul reflectat n secundar nu atinge valoarea zero pe durata unei perioade de comutaie (fig. 4.4).

    Tensiunea de ieire funcie de tensiunea de intrare se obine din relaia:

    ( )dd

    -

    =1n

    UU IS

    CT BTTimpul de conducie , respectiv blocare se determin cu relaiile:

    SI

    SC UnU

    UnTT+

    =

    SI

    IB UnU

    UTT

    +=

  • Din relaia (4.1) rezult c, pentru regim de conducie nentrerupt tensiunea de ieire este independent de sarcin. De asemenea, forma curentului prin transformator nu se schimb odat cu IS, ci doar se deplaseaz n sus sau n jos dup cum IS crete sau scade.

    Curentul de sarcin, reprezentnd valoarea medie a curentului prindiod este dat de relaia:

    TTIII BLLS

    +=

    2maxmin

    Valoarea minim, respectiv maxim a curentului Li se obine din:

    ( )SI

    SI

    I

    SS

    SSL UnU

    UnLn

    TUUUn

    ILTUI

    I+

    -

    +=-

    --

    =2

    1121min

    dd

  • ( )SI

    SI

    I

    SS

    SSL UnU

    UnLn

    TUUUn

    ILTUI

    I+

    +

    +=-

    +-

    =2

    1121max

    dd

    Dac IS scade spre o valoare limit ISL, curentul ILmin devine 0 i convertorulse afl la limita conduciei nentrerupte (figura 4.5a).Curentul de sarcin ISL,se determin din relaia:

    ( )2

    2

    21

    2

    +

    =-

    =IS

    ISSSL UUn

    ULTU

    LTUI d

    Cnd tensiunea de intrare variaz de la UImin la UImax, factorul de umplerevariaz de la dmax la dmin n ideea meninerii constante a tensiunii de ieire.Curentul ISL atinge valoarea maxim cnd d = dmin. Ca urmare relaia (4.7)devine:

  • ( )2

    Im

    Im2min 2

    12

    +

    =-

    =axS

    axSSSL UUn

    ULTU

    LTUI d

  • 4.2.2. Funcionarea n conducie ntrerupt

    Dac IS < ISL, convertorul intr n regim de conducie ntrerupt. Panta pozitiv a curentului nu se schimb, dar cea negativ devine

    mai abrubt cu descreterea IS, deoarece US crete (figura 4.5b).

    ISminIS

    TT t t

    a) b)

    iL iL

    00

    Fig. 4.5 Funcionarea n conducie ntrerupt.a)IS = ISL; b)IS < ISL;

  • Dac se noteaz:

    I

    SN U

    UnU

    =

    TULIn

    II

    SN

    =

    tensiunea de ieire normat, respectiv curentul de sarcin normat pentruconducie ntrerupt avem:

    NN I

    U

    =2

    2d

  • Caracteristicile de ieire

    Figura 4.6 reprezintcaracteristicile de ieire; liniapunctat reprezint limita dintrecele dou moduri de funcionare.

    Fig. 4.6 Caracteristicile de ieire.

  • 4.2.3 Dimensionarea elementelor componente

    Transformatorul TR

    Transformatorul nu lucreaz ca unul obinuit, ci combin funciile unui transformator cu cele ale unui oc, ce are ca scop acumularea de energie.

    Valoarea minim a inductivitii L a secundarului transformatorului TR, necesar pentru evitarea regimului nentrerupt se determin din relaia :

    ( )min

    2

    Im

    Imminmin

    Immin 2

    12 SaxS

    axS

    SL

    ax

    PT

    UUnUU

    InTUL

    +

    =-

    = dd

  • nnd cont de relaia (4.1) i de faptul c n regim de pornire,tensiunea de intrare maxim poate corespunde cu factorul de umpleremaxim, raportul de transformare n se obine din:

    ( )maxmaxIm

    1 dd

    -

    =S

    ax

    UU

    n

    Volumul ocului este dat de expresia :

    BLI=V 2

    Le0e

    Max

    2max mm

    ILmax este determinat de sarcin, iar e i Bmax (permeabilitatea efectiv i inducia maxim n oc) depind de material.

    Variaia B este determinat de riplu ILmax-ILmin; Bmaxcorespunde curentului ILmax.

  • ( )I

    BI-I=BL

    mLL

    max

    axminmax D

    LS A

    LN =

    LA

    ILmax este determinat de sarcin, iar e i Bmax (permeabilitatea efectiv i induciamaxim n oc) depind de material.Variaia B este determinat de riplu ILmax-ILmin; Bmax corespunde curentului ILmax.

    (Asigurnd un B mic, pierderile n fier se micoreaz)Numrul de spire din secundar se determin cu relaia:

    unde:

    este inductivitatea specific.

  • Tranzistorul T

    Tranzistorul T trebuie s fie astfel ales, nct s suporte tensiunea UTmaxcare poate s apar n timpul funcionrii, precum i curentul maxim de colector. Curentul maxim prin tranzistor i tensiunea colector-emitor maxim sunt date de relaiile:

    inS

    Sin

    in

    IS

    S

    SLT UUn

    UnLnTU

    UUUn

    UnP

    nII

    Im

    Im

    Im

    maxmaxmax 2 +

    +

    +

    ==

    min

    Immax d-1

    U=U axT

  • Dioda D Valoarea medie a curentului prin diod este chiar curentul de sarcin IS, iar

    valoarea maxim a curentului i tensiunea invers maxim sunt date de relaiile:

    maxmax TD InI =

    ( )minImImImIm

    max 11 ddd

    -=

    -+=

    nU

    nU

    nU

    U+n

    U=U axaxaxSax

    D

  • Condensatorul de ieire Valoarea condensatorului este determinat de riplul

    permis la ieire i de rspunsul tranzitoriu dorit. De asemenea, trebuie s se verifice c valoarea efectiv a curentului prin condensator nu depete valoarea permis, dat n foile de catalog.

    Curentul i tensiunea pe condensator sunt reprezentate n figura 4.2 (se neglijeaz rezistena echivalent a condensatorului).

    Capacitatea necesar n funcie de valoarea impus a riplului DUS se poate calcula cu formula :

  • Sin

    S

    S

    S

    UnUUn

    UIT

    =C+

    D

    Im

    max

    Valoarea efectiv a curentului prin condensator este dat de relaia

    3II+

    -1I=I

    S

    SL2

    2S

    Cef dd2

  • Exemplu de proiectare

    Se d:UI = 4880V;US =12V;IS =225A;DUS =400mV;T = 12,5s;

  • Convertorul lucreaz n modul nentrerupt, ceea ce presupune c energia stocat n primar pe perioada de conducie, nu este complet transferat spre sarcin. Ca urmare, curentul prin primarul transformatorului are o form trapezoidal.

    Relaiile ce descriu funcionarea convertorului au fost determinate n condiii ideale, considerndu-se cderile de tensiune pe elementele comutatoare ca fiind nule. Pentru a obine rezultate ct mai apropiate de realitate, trebuie s fie luate n calcul i cderile de tensiune ce apar pe tranzitorul comutator (UCEsat), rezistena ohmic a primarului transformatorului (URpp) . Tensiunea de intrare UI se nlocuiete cu valoarea dat de relaia:

  • RppCEsatII UUUU --=*

    n ce privete tensiunea de ieire trebuie de asemenea inut seama de cderile detensiune pe diod (UF) i de cderea de tensiune pe rezistena de pierderi asecundarului ( URps). Ca urmare tensiunea de ieire US se nlocuiete cu valoarea:

    RpsFSS UUUU ++=*

    innd cont de relaiile(4.23) i (4.24) rezult:

    VVVVU in 8,462,0148*Im =--=

    VVVVU ax 8,782,0180*Im =--=

    VVVVU S 9,122,07,012* =++=

  • Transformatorul Se admite o tensiune maxim pe tranzistor de 125V. Din relaia

    (4.18) rezult:

    36,0125

    8,7811max

    Immin =-=-= V

    VUU

    T

    axd

    Conform relaiei (4.13) raportul de transformare este:

    ( ) 4,336,019,1236,08,78

    =-

    =

    VVn

    Inductivitatea secundarului calculat cu relaia (4.12) va fi:

    HWs

    VVVVLS m

    m 8,172425,12

    8,789,124,38,789,12

    2

    min =

    +

    =

  • Factorul de umplere maxim este:

    48,09,124,38,46

    9,124,3max =+

    =

    VVVd

    Curentul maxim prin secundar va fi :

    AVV

    VH

    sVV

    VAI L 3,568,469,124,39,124,3

    8,1725,128,46

    8,469,124,3125max =+

    +

    +=

    mm

    Volumul miezului de ferit calculat cu relaia (4.14) n ipotez c e =50 este:

    ( )( )

    32

    27 39568

    3,08,173,5650104 mm

    THA

    mHVe =

    = -

    mp

  • Se alege din catalog [9] miezul EC70 pentru care n ideea c se practic un intrefier de aproximativ 3mm.

    Ca urmare numrul de spire din secundarul transformatorului rezult imediat:

    2/140 spnHAL =

    11/140

    8,172 == spnH

    HNSm

    iar numarul de spire din primar va fi:

    374,311 === nNN SP spire

  • TranzistorulTensiunea ce trebuie susinut de tranzistor trebuie sa fie mai mare de125V ,iar curentul prin acesta va fi:

    An

    II LT 5,16

    maxmax =

    Dioda

    Valoarea medie a curentului prin diod este: 25A;Curentul maxim transportat de dioda este 56,3A ,iar tensiunea suportat de

    aceasta este:

    ( ) VVU D 2,3636.014,3

    8,78max =-

  • Condensatorul de ieire

    Datorit curentului mare de ieire, cea mai important caracteristic a condensatorului de ieire este rezistena sa RC . Riplul tensiunii de ieire este de fapt dat de valoarea acestei rezistene. Ca urmare trebuie s fie indeplinit condiia:

    W==D

    mA

    VI

    URL

    SC 78,56

    4,0

    max

  • Convertor cc-cc cu transfer direct (forward)

    Schema de principiu a convertoruluieste prezentat n figura 4.7.

    Din schem, se observ c suntnecesare dou componente inductive:transformatorul TR pentru izolaiegalvanic i bobina L pentru stocareaenergiei. Convertorul forward este foarteasemntor cu convertorul cobortor dincare de altfel este derivat. Pe durata deconducie a tranzistorului T, curentul demagnetizare crete liniar, stocndu-seastfel energie n miezultransformatorului. Cnd tranzistorul seblocheaz, trebuie asigurat o calepentru scurgerea curentului demagnetizare, altfel apar vrfuri detensiune ce pot distruge tranzistorul T.Exist mai multe soluii pentru aceastproblem. Una din cele mai utilizateconst n includerea unei nfurrisuplimentare ca n figura 4.7.

    UI

    US

    D1

    L1 L2L3

    T

    iT

    uT

    L

    C

    iC

    u1

    iD1

    iD2

    D2

    iD3iL

    n:n:1

    TR RS

    ISuL

    Fig. 4.7 Schema convertoru-lui forward.

  • Ct timp tranzistorul T conduce, dioda D1 fiind polarizat direct este de asemenea n conducie, energia absorbit din sursa de intrare UIfiind astfel transferat spre ieire. La blocarea tranzistorului T, tensiunile pe nfurrile transformatorului i schimb polaritatea, astfel nct dioda D1 se blocheaz. Pe baza energiei acumulate n bobina L, D2 se deshide asigurndu-se o cale pentru curentul din bobin.

    D3 cu cea de-a treia nfurare, asigur demagnetizarea transformatorului. ndat ce T este blocat, curentul de magnetizare este transferat n nfurarea 3 i energia acumulat este transferat spre intrare.

    Aceast nfurare trebuie s fie strns cuplat cu nfurarea primar pentru a elimina vrfurile de tensiune ce apar cnd tranzistorul se blocheaz.

  • Astfel tensiunea maxim suportat de tranzistor, se limiteaz la o valoare dubl fa de tensiunea de intrare (cnd numrul de spire a nfurrii 1 este egal cu numarul de spire al nfurrii 3), dar factorul de umplere al tensiunii de comand se limiteaz la o valoare ce nu poate depi 0,5 pentru a preveni saturaia miezului (vezi i fig.4.8).

    Vom analiza i acum funcionarea n regim staionar. n acest regim, vom distinge tot dou moduri de funcionare:

    a) conducie nentrerupt (fig.4.9a);b) conducie ntrerupt (fig.4.9b).

  • 4.3.1 Funcionarea n conducie nentrerupt.

    n conducie nentrerupt curentul prin bobina de oc L, nu atinge valoarea zero pe durata de comutaie T. Formele de und corespunztoare sunt prezentate n figura 4.8.

    UI

    2UI

    ILmax/n

    t

    t

    t

    t

    t

    iT

    im

    u1

    uT

    iLIS

    TC TB

    T

    ILmax ILmin

    IMmax

    UI

    UI

    IMmax

    0

    0

    0

    0

    Fig. 4.8 Formele de und.

  • Pe durata de conducie a tranzistorului (TC) tensiunea pe bobina L este constant, fiind dat de relaia (fig. 4.8):

    C

    LL

    C

    LS

    IL T

    IIL

    TILU

    nUU minmax

    -=

    D=-=

    iar n perioada de blocare (TB) de relaia:

    B

    LL

    B

    LSL T

    IILTILUU minmax --=D-=-=

    Deoarece n regim staionar valoarea medie a tensiunii pe bobina estezero, rezult:

    BSCSI TUTU

    nU

    =

    -

  • de unde:

    IIC

    S UnU

    TT

    nU == d11

    CB TTT +=

    TTC=d

    unde:

    este perioada de comutaie;n -raportul de transformare primar/secundar;

    - factorul de umplere.

  • Deoarece, n regim staionar, valoarea medie a curentului prin condensator este zero, curentul de sarcin este egal cu valoarea medie a curentului prin bobina L. Ca urmare, putem scrie:

    2minmax LL

    SIII +=

    Din relaia (4.26) rezult :

    ( ) ( ) LISBSLL ILnTU

    LTU

    TL

    UII D=-

    =-

    ==- ddd 11minmax

    Din (4.29) i (4.30) se obine:

    ( ) ( )ddd -

    -=-

    -=D

    -= 12

    122min Ln

    TUILTU

    IIII ISSSLSL

  • ( ) ( )ddd -

    +=-

    +=D

    += 12

    122max Ln

    TUILTUIIII IS

    SS

    LSL

    Se observ c n regim nentrerupt, tensiunea de ieire nu depinde de curentul de sarcin. Din relaiile de mai sus rezult de asemenea c panta pozitiv, respectiv negativ a curentului nu sunt afectate de valoarea IS. Vom avea aceleai riplu al curentului att n bobin ct i n condensatorul de ieire, forma curentului prin bobin deplasndu-se n sus i n jos dup cum IS crete sau scade (fig.4.9).Dac curentul de sarcin scade spre o valoare limit ISL, convertorul se afl la grania dintre conducia nentrerupt i conducia ntrerupt. n acest caz ILmin=0, iar valoarea ISL se determin din relaia (4.31):

    ( ) ( )ddd -

    =-

    = 12

    12 Ln

    TULTUI ISSL

  • Dac tensiunea de intrare variaz ntre UImin, respectiv UImax factorul de umplere d, trebuie de asemenea s varieze ntre dmax i dminpentru a se menine constant tensiunea de ieire. Se poate demonstra c, curentul ISL atinge valoarea maxim cnd d = dminrespectiv UI = UImax.Ca urmare relaia (4.33) devine:

    ( ) ( )minminImminmax 1212 ddd -

    =-

    =LnTU

    LTUI axSSL

  • Funcionarea n conducie ntrerupt

    Dac IS

  • LTII CTI

    =

    2max

    Dar:

    Ln

    TUn

    U

    ICS

    I

    T

    -

    =max

    Dac curentul de magnetizare, este suficient de mic nct se poate neglija, atunci din figura (4.10) se deduce imediat: iL

    iL

    IS

    ISL

    ISLIS

    T

    TC

    t

    t

    0

    0

    DIL

    a)

    b)

    Fig. 4.9 Curentul prin bobin :conducie nentrerupt;conducie ntrerupt.

    iT

    0

    ITmax II

    tTCT

    Fig. 4.10 Curentul prin tranzitor n conducie ntrerupt.

  • ( )Ln

    UnUTI SII

    -= 2

    2

    2d

    Dup substituirea curentului II n relaia (4.36) se obine:

    2

    2

    2 dd

    +=

    NN I

    U

    unde:

    I

    SN U

    UnU

    =

    TULIn

    II

    SN

    =

    sunt tensiunea de ieire normat, respectiv curentul de sarcin normat.

  • Fig. 4.11 reprezint caracteristicile de ieire ale conver-torului pentru cele dou moduri de funcioare delimitate de linia punctat.

  • 4.3.3 Dimensionarea elementelor componente

    Bobina LCalculul inductivitii L se poate face utiliznd relaiile deduse la

    studiul convertorului cc-cc cobortor. n cele ce urmeaz vom prezenta ns, o alt metod.

    ( )SL

    I

    InTUL

    -

    =21 dd

    Notnd: SLS II = x

    ( )S

    ax

    InTUL

    -

    =2

    1 minminImmin

    ddx

  • Dac x crete, ISL scade, ceea ce determin scderea pierderilor n miezulul magnetic, dar cresc pierderile n nfurri i timpul de rspuns n regim tranzitoriu. Ca un compromis se alege x =1015.Volumul miezului de ferit necesar, se determin cu relaia:

    2max

    2max

    0 BLI

    V Lee

    = mm

    unde:Bmax reprezint inducia maxim;mo -permeabilitatea vidului m

    H7104 -p

    me -permeabilitatea efectiv.

    Numrul de spire necesar se calculeaz din relaia(vezi cap.9 i 10):

    ee

    e

    AlL

    N

    =

    mm0

    unde:le -reprezint lungimea efectiv a miezului i Ae -aria efectiv a miezului.

  • Transformatorul

    Dac raportul dintre inductivitatea primarului L1 i inductivitatea L reflectat n primar este l, se poate scrie:

    LnL = 21 lPentru a avea curent de magnetizare suficient de mic n raport cu curentul din bobina L reflectat n primar (uzual10%), pentru l se alege o valoare cuprins ntre 2 i 6.Volumul de miez necesar se determin cu relaia:

    2max

    12

    max0 B

    LIV MaeT

    = mm

    unde:1

    max LTUn

    I SM

    = reprezint valoarea maxim a curentului de magnetizare;

  • ma-permeabilatea de amplitudine.

    Conform legii lui Faraday se poate scrie:

    Cee

    fI T

    BANdtdBAN

    dtd

    NU max111 ==F

    =

    unde:N1-reprezint numrul de spire din primar;Ff fluxul fascicular;Ae- aria efectiv a miezului transformatorului;Bmax- inducia magnetic maxim.Pentru situaia cea mai nefavorabil (cnd tensiunea de intrare i factorul de umplere au valori maxime, situaie intlnit in regim tranzitoriu) numrul de spire al nfurrii primare se obine din relaia:

  • max

    maxIm1 BA

    TUNe

    ax

    =d

    Se poate determina raportul de transformare al transformatorului:

    S

    ax

    UUn Immax = d

    Tranzistorul

    Dup cum s-a artat UTmax atinge valoarea maxim 2.UImax. Se alege un tranzistor avnd UTmax 2,2.UImax.Din analiza figurii 4.8 se deduce:

    1

    maxmax

    maxmax L

    TUnn

    II

    nI

    I SLML

    T

    +=+=

  • Dupa calcule:

    ( )

    -

    ++=min

    max 1211

    dxlxnI

    I ST

    Dac x = 15 i l = 2 se obine:

    nII ST = 16.1max

    DiodeleDioda D3 asigur demagnetizarea transformatorului. Trebuie s ndeplineasc condiiile:

    axD UU Immax 2

    maxmax MD II

  • Tensiunea invers maxim pentru diodele D1, D2 este:

    min

    Immax d

    SaxD

    Un

    UU ==

    Curentul maxim suportat de diodele D1, D2 este dat de relaia:

    +=+==

    x11maxmaxmaxmax SSLSLD IIIII

    Pentru x=15 rezult:max07.1 SD II =

  • Condensatorul de ieire C In ipoteza c se neglijeaz

    elementele parazite ale conden-satorului (rezistena echivalent serie i inductana echivalent serie) formele de und ale curentului i riplul tensiunii sunt figurate n figura 4.12.

    iC

    US

    DuS

    t

    t

    D US

    0D IL

    Fig. 4.12 Curentul i tensiunea pe condensator.

    Cantitatea de sarcin acumulat n condensator este (suprafaa haurat):

    TIITUCQ LLS D=D

    =D=D81

    2221

    de unde:

    S

    L

    UTIC

    DD

    =8

  • :( )C

    ax

    ULnTUC

    D-

    =8

    1 2minminIm dd

    La alegerea condensatorului, trebuie s inem seama de asemenea, de curentul efectiv maxim ce strbate condensatorul.Expresia acestuia este:

    SSSL

    CCef III

    dtiT

    I =

    === 04.0331 2

    x

  • 4.3.4.Exemplu de proiectare

    Se d:PS = 300W;US = 5V;IS = 60A;T = 25s;

    ipoteza c alimentarea convertorului se face de la tensiunea alternativ de 220V i admind o variaie a acesteia cu +10% , respectiv 15% se deduce:

    VVUU Fax 2,3411,122202Im ==+

  • unde: UF = 0,7V i reprezint cderea de tensiune pe o diod din redresorul n punte ce alimenteaz convertorul. Ca urmare:

    VU ax 340Im @Admind un riplu al tensiunii redresate de 50V i nd cont i de faptul ctensiunea poate scdea cu 15% rezult:

    VVVUU F 2135085,022202min =-=+

    Se poate considera:

    VU in 210Im @

    Dac se ine cont de cderea de tensiune pe dioda D1 (UF1) i pe rezistenaserie echivalent a inductorului L (Rp), tensiunea de ieire US se nlocuietecu:

  • VVVVUUUU RpFSS 7,52,05,051* =++=++=

    Factorul de umplere minim se calculeaz cu relaia:

    28,034021045,0

    Im

    minmaxmin === V

    VUU

    ax

    dd

    S-a inut seama de faptul c: 45,0max =d

    Raportul de transformare al transformatorului TR va fi:

    8,267,534045,0

    *Immax

    2

    1 =

    =

    ==S

    ax

    UU

    NNn

    d

  • Bobina L Inductivitatea bobinei rezult:

    ( )H

    AsV

    InTU

    LS

    ax mmdd

    x 8608,262

    2528,0)28,01(340152

    1 minminImmin @

    -=

    -

    =

    Curentul maxim prin bobin este:

    ( ) AAAHsAI L 6446028,0128,088,262

    2534060max @+=-

    +=mm

    Volumul miezului de ferit necesar se calculeaz cu e = 50. Rezult:

    ( )3

    2

    27

    2max

    2max

    0 522,084,64501014,34 cm

    TH

    mH

    BLIV Lee

    =

    = -

    mmm

  • Transformatorul TR

    Inductivitatea primarului va rezulta:

    mHHL 1788,263 21 == m

    Curentul de magnetizare maxim are valoarea:

    AmH

    sVL

    TUnI SM 224,017

    257,58,26

    1

    *

    max =

    =

    =m

    Volumul de ferit necesar rezult:

    ( )3

    2

    27

    2max

    12

    max0 402,0

    17)224,0(15001014,34 cmT

    mHAB

    LIV MaeT

    =

    = -mm

  • Permeabilitatea de amplitude a se consider 1500. Din foile de catalog se alege miezul E55 avnd urmtoarele caracteristici

    2min

    2

    3

    349

    354

    12343700

    mmAmmA

    mmlcmV

    e

    e

    e

    =

    =

    ==

    Numrul de spire din primar este:

    spireTmm

    sVN 552,0349

    2545,034021 =

    =

    m

  • Numrul de spire din secundarul transformatorului este:

    spiren

    NN 28,26

    5512 @==

    Tranzistorul

    Tensiunea susinut de tranzistor trebuie sa fie:

    VUT 7403402,2max =iar curentul (4.53):

    AAIT 6,2224,08,2664

    max =+=

  • Diodele Dioda D3 trebuie s ndeplineasc condiiile:

    VVU D 72034023max =AI D 224,03max

    Diodele D1 i D2 trebuie s indeplineasc condiiile:

    VVU D 2128,07,5

    max @

    AI D 2,64max

  • Condensatorul C

    Valoarea capacitatii condensatorului rezult:

    ( ) ( ) FHV

    sVC mm

    m 166815,08,268

    2528,028,01340 2=

    -

    =

    Valoarea efectiv a curentului prin condensator este:

    AAICef 3,231560

    @

    =

  • Convertor forward cu dou tranzistoare

    este prezentat n figura 4.22. Tranzistoarele T1 i T2 sunt comandate simultan. Tensiunea susinut de fiecare tranzistor va fi UI. UI

    US

    D1 L

    CD2 RS

    D3

    D4

    T1

    T2

    Convertorul forward cu dou tranzistoare.