Электрический расчет преобразователя питания

В схеме на рисунке 7 использованы нестабилизированные МС, действующие по принципу переноса зарядов. В МС DA1.7 предусмотрены внешние (навесные) конденсаторы C_1.7 и C_2.7, значения емкостей которых приводятся в рекомендациях по применению МС. Поэтому значения емкостей C_1.7 и C_2.7 рассчитывать не требуется. В МС DA2.7 конденсаторы расположены внутри МС и расчету не подлежат. Для такого преобразователя питания следует выполнить расчеты сил токов, времени непрерывной работы и элементов устройства контроля разряда батарей.

Устройство контроля разряда батарей построено на основе квазидифференциального усилительного каскада с применением стабилизатора силы тока на полевом транзисторе VT1.7. Принцип действия этого устройства следующий. Транзисторы VT2.7 и VT3.7 образуют токовое зеркало. Поэтому сила тока на коллекторе VT3.7 равна силе тока в резисторе R1.7. А сила тока в базе VT4.7 равна разности сил токов в резисторах R1.7 и R3.7. Если выбрать сопротивления R1.7 и R3.7 таким образом, чтобы силы токов в них были равны между собой при минимальном допустимом напряжении на выходе DA1.7, то, при этом, сила тока в коллекторе VT4.7 будет равна нулю и через светодиод VD1.7 будет проходить ток с силой достаточной для свечения диода, т.е. будет осуществлена сигнализация о необходимости замены батарей. Если напряжение на выходе DA1.7будет превышать минимальное допустимое значение, то сила тока в резисторе R3.7 будет больше, чем в резисторе R1.7. При этом сила тока в базе VT4.7 станет достаточной для того, чтобы сила тока в коллекторе VT4.7 возросла настолько, чтобы напряжение на коллекторе VT4.7 снизилось ниже уровня открывания светодиода. В этом случае свечение светодиода VD1.7 прекратится, что будет сигнализировать о возможности продолжения работы с используемым комплектом батарей.

Если в качестве светодиода выбрать красный светодиод АЛ307К, имеющий достаточную яркость свечения при силе тока (3…5) мА и падение напряжения 1,6В, то

Здесь U_{вых. DA1.7} – номинальное значение выходного напряжения МС DA1.7.

Выбор транзистора VT1.7 производится по следующим параметрам:

,

max I_c ≤ 1mA,

U_п ≤ 1В.

Выбор транзистора оформим в виде таблицы 3.

Таблица 3 - Выбор транзистора.

Расчетные параметры	Значения расчетных пара-метров	Допустимые значения параметров для выбранного транзистора	Тип выбранного транзистора	Параметры выбранного транзистора
b/S	IIк.о /Iснач	CCк/Си	maxT ^0C
Uк	6В	20…40В	КТ315А	42,4	1 5мкА	91.5пФ	100°С
Iк	8,6мА	100 мА
Рк	51,6мВт	150 мВт
max Uc	6В	25В	КП303А (n-канальный)	1…4 мА/В	0,5… 2,5 мА	6пФ	85^0С
max Ic	1mA	20…25 mA
Uп	1В	0,5…7 В

 

В разделе 2.1 априорно планировалось значение силы тока в стабилизаторе тока на уровне не более 1мА. Поэтому рекомендуется выбрать силу тока в резисторе R1.7 в интервале от 0,5мА до 1мА. Определим значение сопротивления R1.7 по формуле:

,

здесь I_ст – сила стабилизированного тока в резисторе R1.7;

I_си – максимальное значение силы тока стока (при U_зи=0).

Значение сопротивления R3.7 можно определить по формуле:

Далее определим фактическое значение КПД преобразователя питания. Для этого вначале надо определить фактические значения двух МС, входящих в состав преобразователя питания.

где:

Аналогично:

где:

Общий фактический КПД преобразователя питания:

Это значение КПД позволит на этапе моделирования определить внутреннее сопротивление модели источника питания.