Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



Из рассмотренного следует, что лучшими энергетическими н мае-согабаритными показателями обладает ИСН понижающего типа. Применение других типов ИСН целесообразно, если требуются повышенное напряжение питания Кпит > I или напряжение другой (по сравнению с источником питания) полярности (соответственно йен повышающего и инвертирующего типов).

Автотрансформаторное соединение дросселя в ИСН понижающего типа (см. рис. 8.1, а, б ) ухудшает режим работы конденсатора из-за появления импульсной составляющей в форме тока через Си и требует увеличения массы и габаритов фильтра. В двух других типах ИСН (рис. 8.2, а-г) автотрансформаторное соединение дросселя незначительно влияет на режим работы конденсатора и массо-габаритные показатели сглаживающего фильтра. Поэтому применение схем на рнс. 8.1 и 8.2 оправдано в основном в тех случаях, когда необходимо из-за большого (/„ „ах уменьшить рабочее напряжение на регулирующем транзисторе за счет увеличения его коллекторного тока или, наоборот, необходимо уменьшить из-за большого тока нагрузки значение коллекторного тока за счет увеличения напряжения

Глава девятая

Транзисторные преобразователи постоянного напряжения

9.1. Однотактные преобразователи

В источниках электропитания находят применение однотактные преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы) и с независимым возбуждением (усилители мощности). Простейшая схема однотактного автогенератора приведена на рис. 9.1, о [22]; она представляет собой релаксационный генератор с трансформаторной обратной связью, выполненный на транзисторе, в коллекторную цепь которого включен трансформатор питания, через первичную обмотку которого подключено входное напряжение питания i/n- Начало обмоток трансформатора отмечено точкой, а цифрами / и 2 - выводы вторичной обмотки, к которой подключается выпрямитель. Способ включения силового выпрямительного диода VDi является отличительным признаком одиотактных преобразователей: схема с обратным включением диода и форма коллекторного тока показана иа рис. 9.1, а, с прямым - иа рис. 9,1,6.

При подключении напряжения питания U„ через резистор Rett на базу транзистора VT подается отпирающий потенциал. Транзистор открывается н через первичную обмотку tt, трансформатора протекает ток , который вызывает нарастание магнитного потока в магнитопроводе трансформатора. Появляющееся при этом напряжение иа обмотке й, трансформируется в обмотку положительной обратной связи W, полярность подключения которой такова, что она способствует полному открыванию транзистора. Когда ток коллектора достигнет своего максимального значения б21э




hep \ /

Рис. 9.1. Схема одиотактиого преобразователя и форма тока коллектора

о - с обратным включением выпрямительного диода; б - с прямым включением выпрямительного диода

нарастание магнитного потока в трансформаторе прекратится, полярность напряжений иа обмотках трансформатора изменится иа обратную и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора. Напряжение на вторичной обмотке трансформатора имеет прямоугольную форму.

Полярность подключения силового диода выпрямителя ко вторичиой обмотке трансформатора определиет способ передачи энергии в нагрузку. В преобразователе с обратным включением диода (рис. 9.1, о) при открытом транзисторе VT к первичной обмотке трансформатора приложено иаприжение питания U„ и во вторичную обмотку трансформируется импульс напряжения длительностью ta. Однако включенный в обратном направлении диод VDi в это время закрыт и нагрузка Ra отключена от преобразователя.

В момент паузы когда транзистор закрывается, полярность напряжений на всех обмотках трансформатора изменяется на обратную, диод VDi открывается и выпрямленное напряжение прикладывается к нагрузке Rn. При следующем цикле, когда транзистор VT открывается, а диод VOj запирается, конденсатор Сф разряжается на нагрузку Ra, обеспечивая протекание постоянного тока /ц. Индуктивиость вторичиой обмотки трансформатора при этом Играет роль дросселя сглаживающего фильтра.

При прямом включении диода (рис. 9.1,6) передача энергии источника питания Ua в нагрузку Ra происходит в момент /и. Когда силовой транзистор VT и диод КО, открыты. Выпрямленный ток /„ протекает в нагрузку Ra через дроссель фильтра Ьф, запасая в нем энергию W = 0,5LфIltf. Конденсатор сглаживающего фильтра Сф при этом заряжается выпрямленным напряжением до



в течение паузы /„.когда транзистор, закрыт, дроссель отдает запасенную энергию в нагрузку. Цепь тока /ц замыкается через дроссель Ьф и блокирующий диод VD,, как и в импульсном стабилизаторе с последовательным регулирующим транзистором.

Как видно из осциллограмм на рнс. 9.1. о, б через первичную обмотку трансформатора однотактного преобразователя протекают несимметричные токи, так как длительность импульса не равна длительности паузы. Вследствие этого трансформатор работает с подмагничиванием постоянной составляющей тока, что приводит к плохому использованию трансформатора, увеличению его габаритов. Для устранения подмагннчиваиня трансформаторы в одиотактных преобразователях должны выполняться на магнитопроводах с воздушным зазором. Этот способ устранения подмагничивания является не технологичным, особенно при использовании тороидальных сердечников. Более простым является перемагннчивание трансформатора, например, за счет включения параллельно одной нз его обмоток блокировочного конденсатора. На рис. 9.1. о такой конденсатор подключен параллельно первичной обмотке. Когда транзистор закрывается, конденсатор Сол в течение паузы t„ разряжается через обмотку Й7,, перемагннчнвая сердечник током разряда-

Емкость Сбл выбирается из условия, чтобы при максимальном коэффициенте заполнения Утах длительность паузы /„ была не менее четверти периода колебаний контура i-iCoj, [97].

Однотактные преобразователи с обратным включением днода обеспечивают развязку и защиту выходного напряжения от помех по входным шннам питания, работают с простейшими емкостными фильтрами. Выходное напряжение в однотактиом автогенераторе определяется по формуле 122]

/ Кш Wi \

(9.1)

V 2/„

Длительность импульса и паузы

„= /к"./п. (9.2а)

= KmL.»iU„W,. (9.26)

Коэффициент заполнения

y--~-hiKmi/Uu. (9-3)

и-гн

Стабилизацию выходного напряжения в одиотактном автогенераторе лучше всего осуществлять за счет изменения определяемого током базы транзистора. Для этого в преобразователь вводится цепь обратной связи, которая следит за выходным напряжением Ul, и прн его изменении соответствующим образом изменяет ток базы и /j, транзистора. Другой способ регулирования выходного напряжения в однотактиом автогенераторе заключается в под-магничнваиии трансформатора питания, при котором изменяется соотношение между и t. При этом для эффективного управления трансформатор должен иметь магнитопровод без зазора, что приведет к увеличению габаритов и потерь в нем. Кроме того, изменение параметров магнитопровода от температуры и других воздействий существенно ухудшает стабильиост!, выходного напряжения. По



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


0.0124