Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 33
Текст из файла (страница 33)
4.39. приборах В деуитгли 22 40Р Ркс. 4.40. приборах 198 199 Схема усилителя постоянного тока нз электровакуумных Схема усилителя постоянного тока на полупроводниковых 0 2 4 4 д 2р 72 !4 у, 4Гц Рис. 4.4Ь Значения гармонических составляющих выходного напряжения источников, содержащих усилители на рис. 4.39 (линия 2) и на рис. 4.40 (линия а) к потенциалу на катоде. При этом ток через лампу увеличивается и потенциал сетки (вывод 8) становится более отрицательным относительно опорного напряжения от стабиловольта г'Пб.
Так через резистор Я2 и анод второй половины лампы (вывод 9) уменьшается, падение напряжения на резисторе 22 снижается, в результате чего напряжение на регулирующей лампе становится менее отрицательным, т.е. приоткрывает регулирующую лампу. Для устойчивой работы стабилизатора между контактами В и 6 включается конденсатор емкостью 1 мкФ. 4.3.3. Мощные высоковольтные источники электропитания с резонансным ЛС-контуром Применение регулируемых инверторов с прямоугольной формой напряжения в высоковольтных источниках электропитания связано с трудностями передачи этого напряжения через высоковольтный трансфо мат . Э 6 Р ор. Это обусловлено тем, что степень влияния паразитных параметров цепи вторичной обмотки на цепь первичной обмотки пропорциональна квадрату коэффициента трансформации.
Поскольку коэффициент трансформации высоковольтного трансформатора может достигать 100, то даже при относительно небольшой собственной емкости вторичной об мотки ее воздействие на цепь первичной обмотки оказывается весьма значительным. В связи с этим возникает необходимость снижения тока холостого хода, который может существенно превьнцать ток нагрузки. Кроме того, высоковольтная изоляция обмоток ослабляет электромагнитную связь между обмотками и приводит к росту индуктивности рассеяния, в Результате чего ухудшается качество выходного напряжения. 1Г-хрнлцр / Игз '1 „хх4УС,~ — '~ /, ( ' 11х = ш~05к — — 1/(~ ~ОСк).
~й„~ = /(ык/ыо). (4.4) ( „5„/Л„)т+(1- „Х,„С„)"-. Пх — Увых к/(~ «» к 10) 200 201 При больших коэффициентах трансформации, высокой частоте преобразования и крутом фронте напряжения значение тока, необходимого для зарядки собственной емкости вторичной обмотки до требуемого напряжения за определенное время, возрастает до недопустимых пределов При этохх среднее значение тока х,р определяется выражением где У1 — напряжение первичной обмотки; С2 — емкость вторичной обмотки; Игх и Игз — число витков первичнои и вторичной обмоток; / — частота тока В реальной схеме высоковольтного преобразователя У1 — †1 В; С2 = 18...250 пФ; Иг~ = 50; Ига — †10...5000; / = 25 кГц; ю',р 0,1...7 А.
Мгновенное значение зарядного тока может многократно превосходить это значение. В свою очередь, работа высоковольтного трансформатора на выпрямитель с емкостным фильтром имеет свои особенности из-за протекания больших токов в выпрямительных диодах и транзисторах инвертора в пусковых и других переходных режимах. Эти особенности работы источников электропитания с выходной мощностью 500...1000 Вт учитываются при обеспечении области безопасной работы транзисторов преобразователя.
Одним иэ путей обеспечения области безопасной работы, а также решения проблемы передачи электроэнергии через высоковольтный трансформатор является переход к синусоидальной форме напряжения на первичной обмотке высоковольтного трансформатора, что осуществляется включением на выход инвертора резонансного ЬС-контура. Собственная частота этого контура совпадает с частотой преобразования инвертора ык. В качестве достоинства этого класса источников электропитания следует отметить мягкость внешней характеристики в зависимости от сопротивления нагрузки, что позволяет обеспечить параллельную работу источников без дополнительных схем выравнивания тока, получить возможно минимальные коммутационные потери в диодах выпрямителя и транзисторах инвертора.
Кроме того, следует отметить пониженный уровень высокочастотных помех, создаваемых источником электропитания. Ниже приведен сравнительный анализ различных схем преобразователей напряжения, обеспечивающих тот или иной способ регулирования выходного напряжения ЬС-контура. Параметры ЬС-контура (рис. 4.42) при заданной мощности в на. груэке и выбранной добротности Я нагруженного контура при условии совпадения собственной резонансной частоты контура эхо с частотой преобразования ые определяются через характеристическое сопротивление Я„зависимостью Рис.
4.4з. Схелха преобразователя напряжения где Уках„— выходное напряжение инвертора; Р „„— мощность на входе контура; Я = ыо/Лк — добротность нагруженного ЛС-контура; Як — сопротивление нагрузки. Отсюда индуктивность Ьк и емкость контура Ск находят путем подстановки значения Ях в выражение Рассмотрим особенности работы инвертора на резонансный ЬС- контур при различных способах регулирования. Частотный способ регулирования напряжения.
В этом случае схема преобразователя напряжения имеет наиболее простой вид (рис. 4.42). В зависимости от добротности Я нагруженного ЬС-контура напряжение на его реактивных компонентах может возрасти в несколько раэ, что имеет существенное значение в источнике с бестрансформаторным входом при выходной мощности более 500 Вт, а также в работе от системы электроснабжения с напряжением 220 и 380 В, Выбор рабочей частоты преобразования ык, диапазона ее регулирования и максимального напряжения Уск на выходе контура должен проводиться с учетом амплитудно-частотных характеристик используемых в схеме конденсаторов.
Особенности коммутации транзисторов преобразователя при работе на ЬС-контур определяют динамические потери в них и, следовательно, КПД и надежность источника. В качестве регулировочных характеристик нагруженного ЬС-контура используется функциональная зависимость модуля коэффициента передачи по напряжению ~й„~ от отношения частоты преобразования шк к собственной резонансной частоте контура ьхо. Значение модуля ~1„~ определяется из выражения Характеристики (4.4) при различных значениях параметра Я показаны на рис. 4.43, на котором видно существенное влияние этого паРаметра на значение (/с„(. Таким образом, можно заключить, что для получения наибольшего диапазона регулирования по ~йм( б при наименьшем изменении отношеам0,1 ния ып/ыо и стремлении работы на линейном участке характеристики (см к 75 рис. 4.43) необходимо работать с до.
0,3 бротностью 14 = 0,1. Такое значеаз ние добротности означает десятикрат- $ 2 ное превышение напряжения на реак- 0м1 тивных компонентах ЬС-контура ат- 1 носительно входного напряжения Для источника с бестрансформатор- 10 15 ным входом и полумостовой схемой инвертора (см. Рис. 4.42) минимальное выходное напряжение Упм„„соРис. 44З Зависимость ко- ставляет 130...140 В при входном наэффициента передачи ~й„( от частоты п еаб азования пражении 220 В пеРеменного тостоты пре разования ка. Следовательно, напряжение на конденсаторе Уск при работе преобразователя на частоте выше резонансной ыв будет равно Уск = †' = —— 1300...1400 В. Упмм м 130... 140 О 0,1 В зависимости от АЧХ современных конденсаторов (5] допустимое рабочее напряжение последних при частоте 10 кГц составляет 0,1...0,5 от номинального У„и находится в пределах 100...500 В, Исключение составляют конденсаторы типа К78-3, у которых раБочее напряжение на частоте 20 кГц может быть равным номинальному 630 В, а при частоте 30 кГц составляет 0,5У„.
При дальнейшем повышении частоты следует резкое снижение допустимого рабочего напряжения. Таким образом, частотные свойства конденсаторов определяют режим частотной модуляции в высоковольтных источниках электропитания. Регулирование напряжения изменением параметров ЬС- контура. На рис. 4.44 приведена схема преоБразователя, обеспечивающая регулирование напряжения на выходе ЬС-контура укаэанным способом. Изменение параметров контура осуществляется путем включения параллельно емкости Ск дросселя поперечной компенсации Емонп с последовательно соединенными встречно-параллельными транзисторами.
Эквивалентное индуктивное сопротивление Ь, такой цепи представляется выражением Емомп 1 — (2а/л) Ип(2а/т) ' где Ькоип — индуктивность дросселя компенсации; а — угол регулирования, рнс. 4.44. Схема регулирования параметров резонансного контура На рис. 4.45 изображены кривые токов и напряжений через транзисторы преобразователя. Переключения транзисторов в цепи поперечной коь1пенсации происходят при нулевом значении тока во всем диапазоне регулирования. Переключение транзисторов инвертора, работающего на ЬС-контур с изменяющимися параметрами, будет отличным от нулевого значения, поскольку при расстройке контура входной ток будет сдвинут по фазе относительно комму- тируемого напряжения, но его значение будет при этом уменьшаться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
