Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



в стабилизаторах повышающего типа (см. рис. 1.11) при больших иидуктивностях дросселя L, который постоянно подключен к источнику питания {/ц, входной ток может не превышать допустимого значения и тогда входной фильтр можно исключить. Для схем на рис. 8.2, а, б при п, существенно отличных от единицы, возможны большие пульсации входного тока, что приводит к необходимости использования входного фильтра. Отличие временных диаграмм для данного случая от рассмотренных выше заключается только в наличии постоянной составляющей тока i„ (показано пунктирной линией на рис. Я.2,е).

Приближенный расчет входного фильтра может быть проведен по изложенной выше методике после замены в формулах /н.ер иа Снср ~ /но) где /но - постоянная составляющая тока нагрузки.

8.2. Способы стабилизации напряжения и схемы управления

в зависимости от способа стабилизации выходного напряжения импульсные стабилизаторы могут быть отнесены к одной нз трех импульсных систем регулирования: с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ); с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ); релейная система регулирования (РСР).

В ИСН с ШИМ (рис. 8.3, а) длительность импульсов напряжения иф на входе сглаживающего фильтра при постоянной частоте их следования обратно пропорциональна значению напряжения на нагрузке.

В ИСН с ЧИМ (рис. 8.3. б) длительность импульсов напряжения является постоянной величиной, а интервалы между ними изменяются пропорционально (следовательно, частота обратно проиорцио-иальна) выходному напряжению ИСН.

В релейной системе регулирования (рис. 8.3, в) формирование импульсов происходит в моменты пересечения напряжением и„ двух

В

г гт зт itT ST t

Рис. 8.3. Изменения напряжения на входе сглаживающего фильтра стабилизатора в зависимости от напряжения на нагрузке при широтно-импульсной модуляции (а), частотно-импульсной модуляции (б), и релейной системе регулирования (а)




горизонтальных уровней: нижнего при формировании фронта и верхнего при формировании среза. Поскольку форма изменения itjj в зависимости от напряжения питания и тока нагрузки может быть различной, то и частота в дайной системе регулирования может изменяться в широких пределах.

Импульсные стабилизаторы с ШИМ по сравнению со стабилизаторами двух других типов имеют следующие преимущества:

обеспечивается высокий КПД и оптимальная частота преобразования независимо от напряжения первичного источника питания и тока нагрузки; частота пульсации на нагрузке является неизменной, что имеет существенное значение для ряда потребителей электроэнергии;

реализуется возможность одиовремениой синхронизации частот преобразования неограниченного числа ИСН, что исключает опасность возникновения биений частот при питании нескольких ИСН от общего первичного источника постоянного тока. Кроме того, при работе ИСН на нерегулируемый преобразователь (например, усилитель мощности) возможна синхронизация частот обоих устройств.

Недостатком ИСН с ШИМ в отличие от стабилизаторов релейного типа является более сложная схема управления, содержащая обычно дополнительный задающий генератор.

Импульсные стабилизаторы с ЧИМ, не имея существенных преимуществ перед другими типами ИСН, обладают следующими недостатками:

сложность схемотехнического осуществления регулирования частоты в широких пределах, особенно при больших изменениях напряжения питания и тока нагрузки;

отсутствие возможности реализации отмеченных выше преимуществ системы регулирования с ШИМ.

Последний недостаток относится также к релейным (или двух-позиционным) йен,, которые характеризуются также сравнительно большой пульсацией иапряжения на нагрузке (в стабилизаторах с ШИМ или ЧИМ пульсации выходного иапряжеиия принципиально может быть равна нулю, что невозможно в релейных стабилизаторах по принципу их работы).

Преимущество релейных стабилизаторов состоит в простой схеме управления.

Структурное построение схем управления СУ для ИСН с тремя способами стабилизации напряжения приведено на рис. 8.4. В общем случае каждая схема содержит делитель иапряжения ДН, источник опорного напряжения ИОН. сравнивающий элемент / и усилитель рассогласования У. В зависимости от способа стабилизации в состав СУ также входят:

формирователь синхронизирующего напряжения ФСН, сравнивающий элемент 2 и пороговое устройство ПУ для ИСН с ШИМ (рис. 8.4, а);

частотный преобразователь ЧП для ИСН с ЧИМ (рис. 8.4, б);

пороговое устройство для релейного ИСН (рис. 8.4, в).

Во всех трех СУ в первый элемент сравнения поступают постоянное опорное напряжение t/on и пересчитанное выходное напряжение стабилизатора «ст- Разность этих напряжений е поступает на вход усилителя постоянного тока.

В схеме на рис. 8.4, а формирование модулированных по длительности импульсов «п.у (<и) происходит в пороговом устройстве ПУ, на вход которого поступают разность усиленного сигнала рассогласования By и синхронизирующего напряжения «з.г- Изменение



длительности управляющего импульса осуществляется модуляцией его фронта или среза.

При модуляции фронта (рис. 8.5. а) линейно-изменяющееся напряжение синхронизации «з.р на каждом периоде нарастает (скорость его изменения положительная). Поскольку пороговое устройство в общем случае может обладать гистерезисом (2>Св) я инерционностью (за счет времени рассасывания неосновных носителей в полупроводниковых приборах), то его срабатывание происходит через т, и Tj от момента пересечения управляющего иапряжевня с горизонтальными прямыми Хо и -Ко- Длительности воздействия иа базу регулирующего транзистора ИСН управляющего импульса и паузы соответственно равны уТ и урТ.

Прн модуляции среза (рнс. 8.5, 6) напряжение Ug.r на каждом периоде спадает (скорость его изменения отрицательная). При модуляции фронта и среза (рис. 8.5, в) напряжение синхронизации на каждом периоде,и нарастает и спадает. Этот вид модуляции по сравнению с односторонней модуляцией (рис. 8.5. а, б), позволяет реализовать более быстродействующие ИСН, так как в этом случав мгновенное зиачение управляющего напряжения влияет иа формирование фронта и среза.

Коэффициент передачи схемы управления, устанавливающий связь между измеиеииямн относительной длительности &у импульсов на входе сглаживающего фильтра и напряжения Дия иа нагрузке:

ШИМ

Ау К ян

(8.1)

где /д.и- Ку - коэффициенты передачи делителя напряжения и усилителя рассогласования соответственно; 2Um.ar - двойная амплитуда синхронизирующего напряжения.

Поскольку значение относительной длительности у = t„/T импульсов на входе сглаживающего фильтра ИСН физически не может

ПУ 1* у }*<2)*- АН

- -. Ту-

Ун "1

Рис. 8.4. Структурные схемы цепей управления: а - с ШИМ; 6 - с ЧИМ; в - двухпозииионная (релейная)



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


0.0141