Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



Выбор транзисторов для преобразователя производится но току коллектора в режиме насыщения, когда транзистор полностью открыт и по напряжению, которое прикладывается к переходу коллектор - эмиттер в режиме отсечки, когда транзистор полностью закрыт. Напряжение (УЭт зависит от максимального значения напряжения питания и вида схемы преобразователя. Для преобразователей, в которых имеется отвод от средней точки коллекторной обмотки трансформатора, с учетом возможных перенапряжений

икэ„г « (2.2 - 2,4) и„та.- О-Ю)

Расчетное значение tig m Должно быть меньше максимально Допустимого напряжения (Уэ шал: выбранного типа транзисторов.

Наличие реактивности в цепях питания преобразователя (дросселя сглаживаюш;их фильтров, индуктивности подводящих проводов-и т. п.) вызывает всплески напряжения на коллекторе запирающего транзистора, что может привести к его пробою. Для исключения этого влияния вход преобразователя обычно шунтируется конденсатором (Свх иа рнс. 9..3, а), емкость которого выбирается от нескольких десятков до сотен микрофарад.

В режиме насыщения через коллектор транзистора протекает ток /jgg, значение которого определяется выходной мощностью Pj = /ан и напряжением питания

/Кнас- -Г- Of)

Увеличение тока намагничивания трансформатора при его насыщении приводит к увеличению тока коллектора запирающегося транзистора. Кроме того, в момент времени когда ранее открытый транзистор КГ, начинает запираться, транзистор VT, начинает открываться и через него протекает ток tj (рис. 9.3, в), влияющий также на увеличение тока (ji (рис. 9.3, б). Максимальное значение тока коллектора на этапе выключения силового транзистора в преобразователе с насыщающимся трансформатором зависит от степени насыщения транзистора и разбросов коэффициентов передачи тока и определяется по формуле

Vm - Кнас нас >>21 Этах!21Этсп• (9.12)

Например, если силовой транзистор работает в преобразователе со средним током 1 нас ~ А ,при „ас2, возможный разброс составляет 213 min ~ " 2\э max- выброс тока кол-Лектора в момент выключения может достигнуть 8 А.

Поскольку выбор транзисторов проводится но максимально Допустимому, а не среднему току, то в преобразователях с насыщающимся трансформатором транзисторы плохо используются по току.

Для обеспечения надежного насыщения транзисторов при минимальном Коэффициенте передачи 2\э min* базы выбирается с запасом

Бнаснас /кнас/21Эт,«• (9.)



Требуемое значение базового тока 1„а обеспечивается выбором напряжения U базовой обмотки и резистором в цепи базы:

/?g = (t/g t/3g) g„,. (9.14)

Напряжение на базовой обмотке выбирается из условия

и = {3~ 5) (/энас- (9.15)


Рис. 9.4. График для определения времени рассасывания заряда в базе диода

При Ue< БЭинс Ток базы будет зависеть от разброса напряжения f бэ нас "Р" t/g > 5(/бэ нас возрастают потерн мощности в цепях базы транзисторов.

Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения на выходе преобразователя необходимо, чтобы фронты переменного прямоугольного напряжения имели минимальную длительность. Достигается это применением высокочастотных силовых транзисторов с большим коэффициентом передачи или шунтированием резистора /?5 в схеме на рис. 9.3, а конденсатором Cg. Емкость конденсатора выбирается из условия

Cg<r„/2«g. (9.16)

Существенное влияние на процесс коммутации транзисторов в преобразователе оказывают инерционные свойства диоДов, характеризуемые временем рассасывания избыточных носителей заряда в области базы диода /р.д и временем восстановления обратного сопротивления. В Момент переключения вЫходного напряжения диоды выпрямителя пропускают почти одинаковый ток в прямом и обратном направлениях (рис. 9.3, д, е). Вследствие этого в выпрямителе возникает перекрытие фаз, в течение которого вторичная обмотка трансформатора преобразователя оказывается замкнутой почти накоротко. Прн этом транзисторы преобразователя напряжения перегружаются, выходят из режима насыщения, и на них рассеивается значительная мощность, а фронт выходного напряжения преобразователя искажается - иа нем появляется «ступенька». Это приводит к увеличению пульсации выпрямленного напряжения.

Амплитуда коммутационного выброса тока днода определяется по формуле

/обрт ~ /н

<Р.Д V

Тэфф /

(9.17)

Длительность времени рассасывания заряда в базе днода можно ориентировочно определить через постоянню времени транзистора (121

4) т.

(9.18)

р.д » (3

или по графику иа рис. 9.4 [8].

Влияние инерционных свойств днодов выпрямителя на режим работы транзисторов преобразователя сказывается в том, что в течение времени рассасывания /р.д оба транзистора оказываются открытыми и через них проходят «сквозные» токи, которые вызывают

Зак. 7:а



дополнительные потерн мощности и могут явиться причиной пробоя транзисторов.

Прн работе выпрямителя на емкостный фильтр (см. рнс. 9.3, а) в момент перекрытия диодов конденсатор сглаживающего фильтра Сф разряжается не только через сопротивление нагрузки R„, но и вторичную обмотку трансформатора с очень малым активным сопротивлением. Прн этомпульсация вы-ходного выпрямленного напряжения на нагрузке существенно увеличивается.

Требуемая емкость конденсатора сглаживающего фильтра при заданном уровне пульсации выпрямленного напряжения с учетом инерционных свойств выпрямительных днодов определяется По формуле [8]

* Uo Uap Uo~ (ф

(9.19а)

В преобразователях напряжения, в которых влияние инерционных свойств диодов выпрямителя можно ие учитывать (прн частотах преобразования 1-5 кГц или использовании высокочастотных безынерционных днодов) емкость конденсатора сглаживающего фильтра определяется по формуле [22]

Сф =5 •

loU.i

г 1ф

(/п~ Ur,

(9.196)

Для улучшения режимов работы силовых транзисторов и выходных параметров преобразователя в выпрямителях необходимо применять высокочастотные или импульсные безынерционные диоды.

Уменьшение емкости сглаживающего фильтра может быть получено также за счет уменьшения длительности фронта выходного напряжения инвертора. В частности, значительно лучшим быстродействием по сравнению с автогенератором иа рнс. 9.3, а обладает схема преобразователя с общим базовым резистором, показанная иа рнс. 9.5. Базовые токи обоих транзисторов здесь не ограничиваются резистором /?g, что приводит к более быстрой их коммутации. Для ускорения процесса переключений резистор /?g также шунтируется конденсатором Сб, емкость которого выбирается нз условия (9.16).


Рис. 9.5. Схема двухтактного автогенератора, работающего на выпрямитель с индуктивным фильтром



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


0.0153