Главная Источники вторичного электропитания - часть 2



ко вторичной обмотке трансформатора подключен выпрямитель на днодах VDy, VD, со сглаживающим /-С-фильтром. Схема управления СУ работает по принципу широтно-импульсной модуляции; оиа следит за выходным напряжением t/,, на нагрузке Rn и управляет Переключением транзисторов, регулируя длительность паузы на нуле ta (рис. 9.17, б) таким образом, что среднее значение выходного выпрямленного напряжения на нагрузке Un (рис. 9.17, в) остается неизменным с определенной точностью при измеиеиии входного напряжения питания или тока иагрузки.

В качестве схемы управления в РП могут быть использованы полупроводниковые микросхемы или специальные гибридно-пленочные микросборки, выполненные иа бескорпусных элементах. Выходной ток таких СУ недостаточен для раскачки мощных силовых транзисторов, поэтому в схеме РП на рис. 9.17, а между схемой управления и входами силовых транзисторов Vr,, VT, включены промежуточные усилители ПУС, обеспечивающие необходимый ток базы в зависимости от выходной мощности и коэффициента передачи транзисторов.

Защита силовых транзисторов РП от перегрузки по току или короткого замыкания в нагрузке также осуществляется СУ. Для этого в одну из шин выходной цепи включен датчик тока Rn, сигнал с Которого подается на схему управления и запирает силовые транзисторы при коротком замыкании в нагрузке.

Из осциллограмм на рис. 9.17, б, в видно, что в РП за одни период колебаний, когда транзисторы VT, и VT, поочередно открыты, на вход сглаживающего фильтра поступают два импульса выпрямленного прямоугольного напряжения Ut,, В результате этого коэффициент заполнения для РП

у 2tjTa= UnnlUn, (9.40а)

где п = W,IW, - коэффициент трансформации трансформатора питания.

В процессе работы РП при изменении входного напряжения питания от t/n min до Unmax Коэффициент заполнения изменяется В " пределах

ymax=UnnlUnmin\ (9.406)

7mfn=L„n/t/„„o.. (9.40в)

Силовые транзисторы для РП выбирают по максимальному току (рис. 9.17, г) и напряжению которое перекладывается к запертому транзистору, а расчет тепловых режимов проводится по среднему значению тока.

Напряжение УЭт Двухтактного РП (рис. 9.17, й), в ко-

тором трансформатор имеет отвод от средней точки, определяется по формуле (9.10).

Среднее значение тока через транзистор

где г\ц = 0,7 4- 0,8 - КПД регулируемого преобразователя. Амплитудное значение тока коллектора

Ы.т-1у.УтШ- (9,42)



Действующее значение тока, по которому выбираются сечения проводов обмоток трансформатора,

K = KcpVw- (9.43)

Методика расчета выпрямителя, работающего от прямоугольного иапряжеиия с регулируемой паузой иа нуле (рис. 9.17,6), изложена в гл. 4, а методика рчсчета дросселя и трансформатора - в гл. 3.

Напряжеиие на вторичной обмотке трансформатора, которое поступает на вход выпрямителя в РП с ШИМ является функцией коэффициента заполнения. Среднее значение этого напряжения

2ср= «tnVm.:c. (9-44)

а действующее значение

max • (9.45)

Сглаживающий LC-фильтр преобразует импульсное напряжение Ug (рис. 9.17, а, в), поступающее после выпрямителя, в напряжение постоянного тока (/н " одновременно сглаживает пульсацию до уровня icH,, определяемого параметрами фильтра. Обычно сопротивление датчика токовой защиты выбирается не более 0,1-0,2 Ом, поэтому для схемы на рис. 9.17, а напряжение и пульсация после сглаживающего фильтра РП и иа нагрузке можно считать равным fсн " Сн.~.н~-

При открытом транзисторе РП в течение времени t„ через дроссель L проходит ток в иагр.узку, заряжая конденсатор фильтра С, а в течение паузы конденсатор разряжается на нагрузку Ry, и ток через дроссель L уменьшается (рис. 9.17, д). Индуктивность L должна быть достаточной, чтобы ток через дроссель за время паузы t„ не снизился до нуля, что привело бы к резкому возрастанию пульсации На выходе РП. Для обеспечения режима непрерывного тока через дроссель его индуктивность должна выбираться из условия

Сглаживание пульсации стабилизированного напряжения до заданного уровня (/сн~ достигается выбором произьедения

При расчетах параметров сглаживающего фильтра сначала определяется требуемая индуктивность дросселя Lmin по формуле (9.46), а затем из произведения LC находится емкость С.

Совмещение функций преобразования и стабилизации постоянного иапряжения является основным достоинством схемы па рис. 9.17, а, позволяющей повысить КПД блока питания за счет исключений промежуточного преобразования электроэнергии. К не- . достаткам РП следует отнести необходимость применения 1,С-филь-тров по каждому выходному каналу постоянного напряжения, что увеличивает массу и габариты прибора, особенно в многоканальных



ИВЭ. кроме того, по цепям с широким диапазоном изменения тока нагрузки для обеспечения требуемой стабильности необходимо в многоканальных ИВЭ включать непрерывные стабилизаторы из-за сравнительно плохих динамических характеристик 1.С-фильтров. От этих недостатков свободны схемы РП, в которых дроссель включается не со стороны нагрузки, а со стороны источника питания.

Пример использования РП с дросселем на входе и осциллограммы напряжений и токов приведен на рис. 9.18. Вольтдобавочный регулируемый преобразователь выполнен по двухтактной схеме на транзисторах VTi и VT, и автотрансформаторе TV, обмотка Wi которого является первичной, я W,- вторичной (повышающей). Диоды VDi и VD, образуют выпрямитель, а дроссель L и конденсатор С - сглаживающий фильтр вольтдобавки. Схема управления СУ следит за уровнем входного напряжения t/-j, преобразователя ПН и вырабатывает сигналы управления с ШИМ для управления усилителем мощности на транзисторах VT, VT, вольтдобавки и прямоугольные сигналы постоянной длительности для управления УМ выходного преобразователя ПН. Резистор Rn является датчиком тока для защиты преобразователя от перегрузки по току или короткому замыканию в нагрузке.

Стабилизация входного напряжения питания преобразователя t/H достигается за счет того, что напряжение с выхода вольто-добавочного РП после выпрямления диодами VD, VD, суммируется на конденсаторе С с входным напряжением питания Un таким образом, что их сумма остается неизменной при всех режимах и условиях работы. Коэффициент трансформации автотрансформатора п= (11+ W,)/Wi выбирается таким, чтобы обеспечить стабильное напряжение t/c„ « Обычно п = 1,5 -г- 1,6.

В отличие от структурной схемы иа рис. 9.17, а, где РП рассчитывается иа полную мощность нагрузки, выходная мощность вольтдобавочного регулируемого преобразователя оказывается значительно меньше и автотрансформатор вольтдобавки рассчитывается на мощность

Рат = Рн~, (9.48)

где k -= UnmaJ Uamin - коэффициент, учитывающий пределы изменения входного напряжения питания.

Дроссель L сглаживающего фильтра иа рис. 9.18, а включен со стороны входа, поэтому через него проходит полный ток, максимальное значение которого = PjnUnmin- Индуктивность L (как и в РП на рис. 9.17, а) выбирается из условия (9.46) обеспечения режима непрерывного тока.

Силовые транзисторы VT, VT, усилителя мощности вольтдобавки работают в режиме переключений. Форма тока через открытый транзистор и напряжение на транзисторе приведены на рис. 9.18, д, е. Максимальное напряжение на закрытом транзисторе

iKama.-fc„-2t/„,„, (9.49)

а минимальное Uу х W{п-\- 1). Максимальный ток коллектора транзисторов вольтдобавки (рис. 9.18, д)

/к.= -



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


0.0643