Преобразователи напряжения на транзисторах.




Основным узлом большинства импульсных источников питания является ключевой преобразователь постоянного напряжения на транзисторах. Их делят на одно- и двухтактные, регулируемые и нерегулируемые.

Однотактные преобразователи применяются для небольших мощностей и выполняются по одной из двух схем: с «прямым» включением выпрямительных диодов и с «обратным». В первом типе схем ток во вторичной цепи преобразователя протекает во время открытого состояния транзистора, во втором – во время закрытого.

Схема преобразователя с прямым включением диода на рис. 9.23

На базу VT1 со схемы управления поступают прямоугольные импульсы, управляющие состоянием VT1, нагрузкой которого является высокочастотный трансформатор.

Во время открытого состояния VT1 энергия в цепь передается через открытый VD1. Одновременно L1 накапливает магнитную энергию, которая затем во время закрытого состояния VD1 выдается в нагрузку через VD2. При этом магнитная энергия, накопленная в сердечнике TV1 за время закрытого состояния VT1, возвращается в источник с помощью обмотки размагничивания и диода VD3. В противном случае сердечник оказался бы в состоянии насыщения и при следующем открытии VT1 транзистор был бы выведен из строя большим током первичной обмотки TV1.

Схема преобразователя с «обратным» включением диода на рис. 9.24

Во время открытого состояния VT1, TV1 запасает магнитную энергию. Во время закрытого состояния VT1, TV1 отдает накопленную энергию через VD1 в C1 и .

Во время следующего открытого состояния VT1, VD1 закрыт и ток в нагрузку поступает от С1. Так как в этой схеме TV1 является накопительным элементом, то он должен иметь линейную характеристику намагничивания сердечника в большом диапазоне значений В. Так как все ферромагнитные материалы характеризуются областью насыщения, для избегания попадания в эту область сердечники трансформаторов выполняют с немагнитным зазором, линеаризующим характеристику намагничивания до больших значений В.

Схема с «обратным» включением диодов имеет ряд преимуществ:

1) в ней меньшее число дополнительных элементов.

2) импульс тока через транзистор меньше чем в схеме с «прямым» включением VD; однако форма сердечника трансформатора усложнена, так как имеется воздушный зазор.

Для регулирования входного напряжения в данных схемах используют метод широтно-импульсной модуляции, который заключается в том, что изменяется длительность импульсов и пауз между ними при постоянной частоте следования.

В случае работы схем в режиме непрерывных токов (ток, протекающий через выпрямительный диод после запирания VT не должен уменьшиться до 0 к моменту следующего открывания VT).

Выходные напряжения преобразователей:

─ с «обратным» включением диодов: ;

где n – коэффициент трансформации, – коэффициент заполнения.

─ с «прямым» включением диодов:

Таким образом, регулируя , регулируют .

Так как в диапазоне выходных мощностей свыше 150 Вт однотактные схемы не эффективны (т.к. увеличиваются массогабаритные параметры трансформатора и ухудшается режим работы ключевого транзистора), в мощных импульсных источниках питания применяют двухтактные преобразователи выполненые по полумостовой и мостовой схемам.

Схема полумостового преобразователя на рис. 9.25, его временные диаграммы – на рис. 9.26

Рис.9.25 Рис.9.26

В промежуток времени qT/2, когда VT1 открыт, а VT2 закрыт происходит передача энергии от С1 в нагрузку и в накопительный фильтр LC. Одновременно заряжается C2. Во время паузы, когда VT1 и VT2 закрыты, LC-фильтр отдает энергию в нагрузку. С момента открытия VT2 накопленная С2 энергия будет передаваться во вторичную обмотку TV, а конденсатор С1 разряжаться.

 

Схема мостового преобразователя на рис. 9.27, его временные диаграммы – на рис. 9.28

Рис.9.27

Транзисторы схемы могут управляться сигналами разной длительности (рис. 9.28а) VT1, VT2 – длительностью в полупериод, а VT3, VT4 – длительностью qT/2, что обеспечивает протекание симметричного переменного тока в первичной обмотке трансформатора. Или они могут управляться фазовым способом: все транзисторы управляются импульсами одинаковой длительности в полупериод qT/2, но со смещением импульсов одного плеча моста, относительно другого на некоторый угол φ.

Так как в мостовой схеме в 2 раза меньше, чем в полумостовой, мостовые схемы применяются в устройствах, рассчитанных на более высокую мощность (0,5÷2 кВт).



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-06-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: