Главная Источники вторичного электропитания - часть 2




Рис. 9.2. Схема однотактногО преобразователя с трансформатором тока в цепи управления

этой причине такие однотактные стабилизирующие преобразователи редко применяются в источниках электропитания.

Наиболее эффективным способом является стабилизация выходного напряжения за счет ши-

)ОТНО-импульсной модуляции.

Три этом преобразователи выполняются с независимым возбуждением (с усилителем мощности) и регулирование осуществляется схемой управления по цепи базы силового транзистора. На рис. 9.2 приведена схема однотактного преобразователя с

усилителем мощности на транзисторе VT, в коллекторную цепь которого включен выходной трансформатор TV с обратным включением выпрямительного диода VO3.

Схема управления СУ реализует ШИМ; она следит за выходным напряжением на нагрузке R„ и вырабатывает такое напряжение управления Uy, которое включает и выключает силовой транзистор VT с определенной частотой и длительностью, обеспечивая стабильность выходного напряжения с определенной точностью.

Повышение частоты преобразования предъявляет дополнительные требования к схеме управления силовым транзистором. Для уменьшения потерь и расширения диапазона регулирования СУ ДОЛЖНА обеспечивать форсированное включение и выключение силового транзистора. С этой целью в схему управления вводятся дополнительные каскады, усложняющие ее. Кроме того, силовые транзисторы имеют низкий коэффициент передачи h.,, с большими разбросами, что вызывает необходимость создавать избыточную мощность иа выходе СУ.

Для уменьшения мощности потерь вводится пропорционально-токовое управление. В схеме иа рис. 9.2 72] трансформатор тока ТА своей первичной обмоткой включен в цепь коллектора, а вторичной -- к переходу эмиттер - база силового транзистора VT. При открытом транзисторе ток базы пропорционален току коллектора и транзистор находится в режиме насыщения. При этом мощность, потребляемая от СУ, уменьшается, так как она расходуется только на включение и выключение транзистора, а режим насыщения его обеспечивается трансформатором тока.

Выбор силовых транзисторов для преобразователя (помимо частотных свойств) проводится по допустимому току и напряжению коллектор - эмиттер. Ток коллектора зависит от выходной мощности и определяется по формуле

/птах У атШ In У mm

(9.4)

Напряжение коллектор - эмиттер для однотактного преобразователя с обратным включением диода [22]

(9.5) 349



Для преобразователя с прямым включением днода Э7[

i/кэ ind + Vma* .. Vt, Сбл). (9.6)

Следует отметить, что расчет напряжения по приведен"

ным формулам не позволяет определить выбросы напряжения на транзисторе, которые возникают в момент его запирания, когда скорость убывания тока становится очень большой. Возникающие прн этом на транзисторе перенапряжения могут достигать значений, в 3-4 раза превышающих напряжение питания. Для устранения перенапряжений на транзисторе вводятся различные демпфирующие цепочки, аналогичные вводимым цепочкам для уменьшения динамических потерь 13]. Демпфирующая цепочка на рнс. 9.2 состоит из конденсатора С диодов VDi, KDj и индуктивности L. .

Прн выключении транзистора VT полярность на обмотке изменяется и конденсатор С разряжается через диод устраняя

перенапряжение на транзисторе. Разряжается конденсатор С через диод VDi и дроссель L. Накопленная в дросселе энергия затем через диоды VDi и VD, передается в источник первичного питания.

При расчете трансформаторов для одиотактных преобразователей учитывается форма тока, протекающего через его обмотки. Сечение проводов обмоток выбирается по действующему значению тока Для преобразователя с обратным включением диода

/>=-Vw73. (9.7)

У mill

Для преобразователя с прямым включением диода

/.--Vw- (9.8)

У min

Коэффициент заполнения Ут/и определяется по формуле (9.3)

9.2. Двухтактные преобразователи с самовозбуждением

Преобразователи с насыщающимся трансформатором питания (рис. 9.3, а) выполняются на силовых транзисторах VT и VT,, к коллекторным выводам которых подключена первичная обмотка "к выходного трансформатора TV, а вторичная обмотка

нагружена на выпрямитель VD,, VD, со сглаживающим фильтром Сф, к которому подключена нагрузка Рц.

Трансформатор TV выполняется иа магнитопроводе с прямоугольной петлей гистерезиса. Базовые обмотки и wb управляют режимом переключений транзисторов; они подключены таким образом, чтобы в генераторе реализовалась положительная обратная связь. Осциллограммы напряжений и токов, характеризующие работу генератора, приведены на рис. 9.3, б-е.

Генератор работает следующим образом. При включении напряжения питания и„ из-за неидентичности параметров один из транзисторов, например КГ,, начинает открываться и его коллекторный ток увеличивается, наводится во всех обмотках ЭДС соответствующей полярности. Обмотки обратной связи подключены так, что




Рис. 9.3. Схема двухтактного автогенератора с насыщающимся трансформатором и осциллограммы, поясняющие его работу

наведенная в них ЭДС полностью открывает транзистор V7"j и закрывает транзистор VTj.

Переключение транзисторов начинается в момент насыщения трансформатора TV (Z, на рис. 9.3, б). Вследствие этого наведенные во всех обмотках трансформатора напряжения уменьшаются до нуля, а затем изменяют свою полярность. Теперь на базу ранее открытого транзистора VTy подается отрицательное напряжение и ои начинает закрываться, а на базу ранее закрытого транзистора КГ, поступает положительное напряжение, и он начинает открываться. Этот регенеративный процесс формирования фронта выходного напряжения протекает очень быстро и заканчивается тем, что транзистор VTx полностью закрывается, а транзистор VT полностью открывается. В дальнейшем процессы в схеме повторяются и транзисторы VTx н VT поочередно подключают напряжение питания (Уц к первичным полуобмоткам и W- трансформатора TV, на вторичной обмотке которого устанавливается переменное напряжение прямоугольной формы (рис. 9.3, г).

Частота переключения зависит от значения напряжения питания, параметров трансформатора и транзисторов и рассчитывается по формуле

(п-/кЭнас)-10*

(9.9)



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


0.0097