Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



меняются дроссели с отводами, т. е. их автотрансформаторное включение. В таких схемах (рис. 8.1 и 8.2) дроссель выполняется с отводом от части витков обмотки и включается как автотрансформатор с коэффициентом трансформации п = WjWi- Причем п > I в схемах на рнс. 8.1, а, 8.2, а, в и л < 1 в схемах на рис. 8.1, б, 8.2, б, г. Автотрансформаторное включение дросселя позволяет также изменять ко;Глекторный ток транзистора.

Схема управления (СУ) позволяет получить заданную стабильность напряжения «н на нагрузке. Вход СУ во всех трех типах ИСН подсоединяется к нагрузке для формирования сигнала рассогласования в цепн обратной связи, а ее выход - к выводам эмиттер- база регулирующего транзистора для управления его включением и выключением. Стабилизация выходного напряжения ИСН при изменениях напряжения питания или тока нагрузки осуществляется изменением скважности импульсов напряжения иа входе сглаживающего фильтра, уменьшающего до заданного уровня пульсацию напряжения на нагрузке.

В схеме ИСН первого типа (рис. 8.1) напряжение на нагрузке всегда меньше напряжения питания U„ (понижающий стабилизатор). При открытом регулирующем транзисторе происходит передача энергии от источника питания в нагрузку и одновременно с этим накапливается энергия в дросселе и конденсаторе. При закрытом транзисторе накопленная в дросселе и конденсаторе энергия поступает (для дросселя через диод) в нагрузку.

Следует отметить, что наличие конденсатора Сн в этой схеме не является принципиально необходимым. Однако при отсутствии конденсатора для получения малой пульсации выходного напряжения ИСН требуется большая индуктивность дросселя.

Выходное напряжение ИСН второго типа (рис. 8.2, а, б) больше иапряжения питания Un (повышающий стабилизатор). Это обеспечивается за Счет периодического подключения дросселя то к источнику напряжения U„ через насыщенный транзистор VT (при этом нагрузка питается энергией, ранее накопленной в конденсаторе Сн), то к конденсатору Сн через диод VD (при этом транзистор закрыт, а в нагрузку и конденсатор поступает суммарная энергия источника питания и дросселя).

В ИСН третьего типа (рис. 8.2, в, г) возможно получение Ыц положительной полярности относительно плюсовой шины источника питания или отрицательной полярности относительно минусовой шины источника питания (полярнб-инвертирующнй стабилизатор). Причем значение выходного иапряжения такого стабилизатора в зависимости от относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора может быть как больше, так и меньше напряжения U. Накопление энергии в L и Сн, а также передача энергии от этих элементов н источника питания в нагрузку происходит аналогично схеме на рис. 8.2, а, б.

Входной фильтр. К первичному источнику питания обычно подключается большое число различных потребителей электроэнергии. Для уменьшения их взаимного влияния на вход ИСН включают сглаживающие вхвх фнльтры (рис. 8.2, д). Характерными особенностями работы такого входного фильтра являются небольшое переменное напряжение на дросселе Lbx (примерно на порядок меньше переменного иапряжения на дросселях L. рис. 1.10-1.12) и большие скачкообразные изменения тока (кроме случая работы входного фильтра на стабилизаторы повышающего типа), протекающего через конденсатор Ср-



VT и

Ik Vr

3tVD

П/?н Y г-7

+ + -г

-о о--*-

1И«

а) S)

Рис. 8.1. Схемы силовой части стабилизатора понижающего типа


VT Ik


Рис. 8.2. Схемы силовых каскадов импульсных стабилизаторов:

а, б - повышающего типа; в, г - инвертирующего типа; д - входного фильтра; е- диаграммы напряжений и токов входного фильтра

J2L VT уд Ч




На рис. 8.2, е приведены временные диаграммы изменений токов и иапряжения для элементов входного фильтра при его работе на ИСН понижающего и инвертирующего типов. На интервале времени уТ через регулирующий транзистор стабилизатора протекает ток «н> равный сумме тока дросселя и разрядного тока i, конденсатора. При закрытом регулирующем транзисторе ИСН (интервал времени (I - у)} ток /н = 0 и происходит заряд конденсатора током дросселя ij = Iq. Скачкообразные изменения иапряжения иа конденсаторе обусловлены его эквивалентным последовательным сопротивлением Гц.

Методика и пример расчета [23]. Проведем расчет входного фильтра по следующим исходным данным: напряжение питания 27 В, пределы его изменения ДУд - -\ В; среднее значение-тока нагрузки за время уТ /н.ср ~ Ь5 А; изменение тока через дроссель ИСН при открытом регулирующем транзисторе tl- = 0,2 А; частота преобразования /ц = 20 кГц; минимальная и максимальная относительные длительности открытого состояния регулирующего транзистора Vmin - Ymax==0,9; допустимая амплитуда пульсации тока, протекающего через дроссель входного фильтра, 11 - 0,05 А.

I. Определяем действующий ток через конденсатор С.

JcAlH.cpVy„un{\ -Ymi«)= 1,60,6(1-0,6) ==.0,73 А.

2. С учетом /„ = 20 кГц и Ucax > tiinax = .34 В выбираем конденсатор типа К52-1-68 мкФ = 50 В с допустимым импульсным током •= 4 А и действующим током д= 0,25 А, сопротивлением г- 0,12 Ом и фактической емкостью на частоте fa- 20 кГц Свх1= 0,6 • 68 яа 40 мкФ.

3. Определяем число конденсаторов

Лс /с д/с 1д= 0,73/0,25

3 шт.

4. Вычисляем амплитуду импульсного тока через один конденсатор на интервалах времени y?" и (1 - у)Т:

с max [ТП = 1/К.СР ( -Ymir,)+ Д/]/Лс= =[l,5(l-0,6)-f0,2]/3=.0,27 Л< /с „а.,=4А; Icmax [П-/Н.СР Утах/ЛС .5•0./3 = 0,45 А < 4А.

5. Амплитуда пульсации иапряжения на конденсаторе

(;с~=0,5/н.ср

" 0,12

=0,5.1,5

0.6 (1 - 0,6) 40.10--20.10»-3

= 0,1 В.

6. Вычисляем индуктивность дросселя

Ucj2nh l = 0,1/6,28 • 20 • 10* • 0,05 w 0,017 мГн.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 [100] 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189


0.0144