Лекции 14-16 - Конспекты (1095384), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

ИЭП включает в себя преобразовательнапряжения ПН, обеспечивающий заряд НЭ, и собственно сам накопительныйконденсатор С. Усилительный каскад ПУ представлен как последовательноесоединение ключевого элемента K и резистора нагрузки RН. UСЭС на схеме – это61Электропитание РЭАГлава 8источник постоянного напряжения, например, выпрямленная бортовая сеть200 В 400 Гц.Диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу ИЭП, представленына рисунке 8.30, где uН – напряжение на нагрузке; uС – напряжение на НЭ; iПН –выходной ток ПН; iН – ток нагрузки.Для упрощения анализа процессов в цепи электропитания ПУ принятыследующие допущения:- эквивалентное активное сопротивление ПН равно нулю;- активное сопротивление накопительного конденсатора С отлично отнуля;- пульсации токов в контурах, обусловленные работой ПН, отсутствуют;- контуры стабилизации выходного напряжения и тока безынерционные иастатичные;- величина энергии, накапливаемой в реактивных элементах ПН, равнанулю.Рисунок 8.29 – Эквивалентная схема цепи электропитанияИЭП – источник электропитания; ПУ – передающее устройство; ПН – преобразовательнапряжения; С – накопительный конденсатор; K – ключ; RН – сопротивление нагрузки;Uвх – источник постоянного напряжения.На рисунке 8.31 приведены общая эквивалентная схема ИЭП (рисунок8.31а) и эквивалентные схемы на интервалах непрерывности (рисунок62Электропитание РЭАГлава 88.31б,в,г), в которых ПН на различных интервалах работы (в зависимости отсостояния ключей K1-K3) представлен либо источником тока I, либоисточником напряжения U0.

HЭ на схемах представлен конденсатором C споследовательным эквивалентным сопротивлением r.Для работы ПН характерны следующие интервалы:- токовой отсечки – при формировании радиоимпульса на выходе ПУ изаряде НЭ;- стабилизации напряжения – при токе заряда меньше тока отсечки;- холостого хода – при токе заряда, равном нулю.Рисунок 8.30 – Диаграммы токов и напряжений в ИЭП63Электропитание РЭАГлава 8Рассмотрим процессы на указанных интервалах.

На интервале t1-t2токовой отсечки ключевые элементы K1, K2 замкнуты, а K3 разомкнут:происходит формирование импульса тока в нагрузке.Схема замещения, соответствующая рассматриваемой части этогоинтервала (рисунок 8.31б), описывается уравнениями duC rC dt  RН iН ,duC,i1  Cdti1  iН  iПН  I ,(8.35)а)б)в)г)Рисунок 8.31 – Эквивалентные схемы ИЭП ПУ: общая (а) и на интервалахнепрерывности (б-г)где i1 – ток накопительного конденсатора С; I – величина тока отсечки.Решение системы уравнений (8.35) в операторной форме имеет вид64Электропитание РЭАU С ( p) Глава 8RН IU0,1 p1( RН  r )Cp  p ( RН  r )C( RН  r )C (8.36)где UС(p) – изображение напряжения uC; p – оператор преобразования Лапласа.Переходя к оригиналам, получаем t uC  U 0  I *  (1  I * )exp     , 1 где I * RН IU0(8.37)– относительное значение тока отсечки;  1  ( RН  r )C–постоянная времени цепи электропитания на интервале  12  t2  t1 .Подставляя (8.37) в уравнения системы (8.35), получим выражения токовi1, iН и напряжения uН:i1  t U0I *  1 exp    ,RН  r 1 t U01  I *  exp   ,RН  r 1 (8.39) * 1 I* t uН  U 0  I exp  ,*1r 1  (8.40)iН  I где r * (8.38)r– относительное значение активного сопротивления НЭ.RННапряжение нагрузки UНmax в начале и UНmin в конце формированиявидеоимпульса, относительное снижение егоU Н* , а также конечноенапряжение конденсатора UCmin, согласно выражениям (8.40) и (8.37), будутиметь значения, определяемые какU Н max 1  r*I *  U0 ,* 1r65(8.41)Электропитание РЭАГлава 8U Н min * 1 I* tи   U0  I exp ,*1r 1  U Н*  1 U Н min1 I*1  exp  tи*  ,* *U Н max 1  r I(8.43)(8.44)U C min  U 0 I *  1  I *  exp  tи*  ,где tи = τ12, tи* (8.42)tи– абсолютная и относительная длительности импульса1соответственно.Выражение (8.43) можно также представить в виде 1 1 I* U 1exp *  ,1  r *I *  q 1  *Нгде  1* (8.45)1– относительное значение постоянной времени цепи электропитанияTна интервале длительности импульса.Наибольшее снижение напряжения НЭ на интервале токовой отсечкиотносительно его начального стабилизируемого значения U0 может бытьнайдено какU Н* max  1 U Н min1 1  I *  1 exp   1*   .*U0 1 r(8.46)При выполнении соотношения RН>>r выражение (8.46) идентично (8.43).На интервале t2-t3 токовой отсечки ключевые элементы K1, K2разомкнуты, а K3 замкнут (рисунок 8.31в) – и происходит заряд НЭпостоянным током I.Напряжение на НЭ определяется какt uН  U C min   r   I .C66(8.47)Электропитание РЭАГлава 8Интервал токовой отсечки заканчивается при достижении напряжениемНЭ и конденсатора С значений соответственноuН  U 0 ,(8.48)uС  U 0  rI ,(8.49)когда вступает в действие отрицательная ОС по напряжению НЭ.Длительность интервала  23  t3  t2 , в соответствии с (8.47) и (8.48), будетопределяться как 23 C U 0  U C min  rI I(8.50)или в относительных единицах*** * 23 1  I  1  exp  tи   r I .1I * 1  r * *23(8.51)На интервале t3-t4 продолжается заряд НЭ током, меньшим тока отсечки I.ЗУ начинает работать в режиме стабилизации выходного напряжения, при этомключевые элементы K1, K3 разомкнуты, а K2 замкнут (рисунок 8.31г).Процессы на интервале с учётом принятых допущений описываютсясистемой уравнений duC uC  U 0 , rCdtu Н  U 0 ,(8.52)решая которую определяем временны́ е зависимости напряжения конденсатораC, а также тока и напряжения НЭ: t uС  U 0  rI exp    , 2 (8.53) t i1  I exp    , 2 (8.54)где  2  rC – постоянная времени цепи электропитания на интервале τ34.67Электропитание РЭАГлава 8Процесс зарядки заканчивается в момент времени t4, когда напряжениеконденсатора С достигает значения U0.

Длительность интервала  34  t4  t3 всоответствии (8.53) составляет 34   3...4  2 .(8.55)На интервале t4-t5 протекающий незначительный ток подзарядкикомпенсирует снижение напряжения НЭ за счёт токов утечки. Интервал 45  t5  t4 заканчивается в момент времени t5 с началом формированияочередного импульса в нагрузке. Далее процессы повторяются.Длительность интервала τ23 токовой отсечки при τ45>0 можно определитькак 23   q  1 tи   34 .(8.56)Из условия (8.56) с учётом (8.51) и (8.55) можно найти выражение дляопределениянаименьшегоотносительногозначениядлительностиформируемого импульса:U Н* 3r ** и*  I.q 1Временны́ едиаграммымгновенных(8.57)значенийтоковвцепиэлектропитания и напряжения на НЭ представлены на рисунке 8.32 (дляконкретного случая параметров цепи).

На диаграммах явно наблюдаютсярассмотренные временные интервалы, длительность которых зависит от рядапараметров цепи и скважности.Анализ диаграмм показывает, что в случае постоянных величинсопротивления нагрузки RН, тока I, периода следования выходных импульсов Tи относительного снижения напряжения U Н* увеличение скважности q ведёт ксокращениюдлительностиинтервалатоковойотсечкииувеличениюбестоковой паузы. Это объясняется не только уменьшением длительностиформируемого импульса тока в нагрузке, но и снижением в соответствии с68Электропитание РЭАГлава 8выражением (8.43) требуемой величины ёмкости НЭ для формированиявыходных импульсов ме́ ньшей длительности и времени её зарядки.

Приуменьшении q наблюдается противоположная тенденция. Рост длительностибестоковой паузы происходит также при увеличении тока отсечки I за счётуменьшения времени зарядки НЭ.Рисунок 8.32 – Диаграммы токов и напряжений в цепи электропитания ПУ(q = 10; I = 8 А; RН = 0,7 Ом; С = 20 мФ; r = 20 мОм)Таким образом, при выборе параметров и режимов работы элементовцепи электропитания передающего канала ППМ следует иметь в видуследующее.1. При работе ППМ с переменной частотой следования выходныхимпульсов необходим интервал холостого хода, что соответствует зарядке НЭдо напряжения заданного уровня.

В противном случае возможна неполная егозарядка и возникновение амплитудной модуляции формируемых импульсов,что ухудшает важнейшую тактическую характеристику РЛС – точностьопределения дальности объектов наблюдения.69Электропитание РЭАГлава 82. Увеличение ёмкости НЭ приводит к увеличению массы и габаритовИЭП и ухудшает технические характеристики РЛС.3. Снижение величины ёмкости НЭ и сопутствующее увеличение U Н*вызываютпоявлениепаразитнойфазовоймодуляциизондирующегорадиоимпульса, что ухудшает тактические характеристики РЛС.8.2.6 Зарядные устройства импульсных модуляторовВнастоящеепримененийвремяемкостныхсуществуетНЭ.большоеКонденсаторыколичествоэлектрическиразличныхсходнысаккумуляторами, но имеют другой принцип накопления заряда и техническиобладают ме́ ньшей энергоёмкостью, однако их несомненное преимущество –существенно ме́ ньшее внутренне сопротивление.

Это обуславливает ихприменение в качестве НЭ для потребителей импульсной мощности, таких какимпульсные источники света, оптических квантовые генераторы, схемыформированияимпульсныхмагнитныхполей,генераторыимпульсныхнапряжений и токов для различных технологических процессов и т.

Характеристики

Список файлов лекций