Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Таким образом, описанная схема позволяет стабилизировать коэффициент передачи нагруженного ЬС- контура при допустимых напряжениях и токах для всех элементов схемы и имеет минимальные динамические потери в транзисторах и диодах ПРЕОБРаЗОВатЕЛЯ. НЕДОСтатКОМ Даи- Рис, 4.4З. КРИВЫЕ ТОКОВ И На- ного преобразователя является нели- пряжений в схеме на рис. 4.44 чие индуктивности дополнительного дросселя Ь „и поперечной компенсации и дополнительных ключевых компонентов, а также необходимость точной системы управления ключами.
Эта система должна содержать датчики перехода тока и напряжения через нулевые значения. Регулирование напряжения методом широтно-импульснокт модуляпии. Этот метод регулирования напряжения на входе ЛС- контура можно .обеспечить от инверторов напряжения мостового или полумостового типа при обеспечении непрерывности входного тока контура соответствующим алгоритмом управления ключами.
202 203 На рис. 4.4б приведена схема ин- УИ УМ вертера, обеспечивающая регулироваУР5 ние среднего значения напряжения на входе х,С-контура путем широтно-имУ12 е2 1 Ург к пульсной модуляции. Достоинством схемы является то, что напряжение на УТЗ УЗ5 ключевых компонентах не превышает УЗ5 половины коммутируемого напряже- ния, а также возможность переключеУ14 р ния транзисторов при токе, близком к нулевому значению при минимальном угле регулирования а. Диаграммы работы транзисторов показаны на Рис. 4.4В.
Схеме инвертора с широтно-импульсной модуляци- Рис 4 41 Н~д~~~~~~~~ ~х~~ы ~~~~~~~~ ей то, что в случае глубокого регулирова- ния напряжения на входе ЬС-контура (например, при токе холостого хода в нагрузке) потребляемый от инвертора ток имеет импульсный характер. Поскольку амплитуда входного тока контура определяется сопротивлением нагрузки и еьхкостью контура, т.е. 04УУП 11уэ у13 Убэ у!хг 0хэ УП 1хзУП и,„, ххэхм и 1,„=1 а+1 „, 2 т то стремление активной составляющей 1л к нулю незначительно влияет на ток, потребляемый контуром, что зависит также и от первоначально выбранной добротности О.. Способ амплитудкого регулирования напряжения на входе ЬС-контура реализуется с помощью схемы, приведенной на рис.
4.48. Преобразователь содержит два полумостовых инвертора 1основной и дополнительный), включенных последовательно. Основной инвертор, в состав которого входят транзисторы 1гТ1, Ъ'Т2 и конденсаторы С1, С2, является нерегулирующим. Он работает на резонансный ЬС-контур, к выходу которого подключен основной трансформатор ТЧ2 с выпрямителем и фильтром В2. Дополнительный инвертор, в состав которого входят транзисторы 1'ТЗ, Ъ'Т4 и конденсаторы СЗ, С4, является регулирующим. К его выходу подключен дополнительный трансформатор Т1У1, выход которого соединен со входом аналогичной полярности основного инвертора. Управление транзисторами инверторов осуществляется устройством УУ, содержащим задающий генератор ЭГ и фазоимпульсный модулятор ФИМ.
Управляющие входы транзисторов ЧТ1, 1гТ2 подключены к генератору ЗГ, вырабатывающему импульсы со скважностью, равной двум. Управляющие входы транзисторов 1ГТЗ, ЧТ4 подключены к выходам модулятора ФИМ, синхронизированного задающим генератором 31'. Обратная связь осуществляется с выхода источника на вход модулятора ФИМ.
204 Рис. 4мт. Диаграммы работы транзисторов в схеме на рис. 4.4 х хб гр -и,„ Рис. 4ИВ. Схема с амплитудным регулированием напряжения нз входе ЬС-контура С выхода основного инвертора, рассчитанного на номинальную мощность нагрузки, разнополярное напряжение Узхх пря и ямо гольной формы поступает на вход резонансного ЬС-контура, собственная резонансная частота шо которого совпадает с частотой ш„переклю ключения. В Результате к первичной обмотке основного трансформатора Т'хг р- аТУ2п икладывается напряжение Уох синусоидальной формы (рис.
4. 9). ис. 4.49 . Дополнительный инвертор, управление которого осуществляется от 208 1~р = 2(/осп/7/доп, оэх х 4504гх (4.6) 1впср = Рвх/1/вх, 1кэдоп — 1 66. 0,6Рвых 77вх йввп (4.6] Р„п = Р, „ид,„/и,„. 207 206 Рис. 4.4а. Диаграммы напряжений и токов основного инверторэ Рис. 4.ВО. Диаграммы напряжений и токов дополнительного инвертора широтно-импульсного модулятора, вырабатывает прямоугольное напряжение с паузой на нуле (рис.
4.50). Ток, протекающий через переходы коллектор-эмиттер транзисторов 1гУ1, УТ2 основного инвертора, имеет синусоидальную форму. Момент времени, когда ток принимает нулевое значение, совпадает с моментом 1г переключения транзисторов, показанным на рис, 4.49. Поэтому динамические потери в транзисторах основного инвертора имеют минимальное значение. Входной ток основного инвертора представляет собой сумму двух токов: тока 1вп, от источника электроэнергии и тока 1д „ат дополнительного инвертора. Без учета КПД значение тока 1,„,р определяется из выражения где Рвх — мощность на входе ЬС-контура; У,„— входное напряжение преобразователя.
Отсюда мощность Рд,п, на которую должен Быть рассчитан дополнительный инвертор, пропорциональна отношению напряжения Уд приложенного ко входу дополнительного инвертора, к входному напряжению У,„: Входное напряжение источника делится между основным и дополнительным инверторами, т.е. 1 вх = 1'осп + (7доп.
Коэффициент 1 р трансформации дополнительного трансформатора определяется из соотношения с учетом которого входное напряжение ивх = 7/.,„+ 2и.,„/1„. При 1тр — — 2 имеем ~'осп = Увх/2 О учетом выражения (4,6) из зависимости (4.5) получим Рдоп = Рвых/2. Максимальный ток через транзисторы дополнительного инвертора, который фактически является переключаемым током при прямоугольной форме выходного напряжения, определяется из выражения 1кз,п = Рсс,„/1/„,„= Р,„/Я,„1г„п), (4.7) где 1.
„„— коэффициент заполнения. При номинальной нагрузке (когда йх „= 1) и единичных значениях величин Рвх и 7/вх ток 1кядоп также имеет единичное значение. Регулирование выходного напряжения преобразователя осуществляется путем изменения угла проводимости а транзисторов дополнительного инвертора так, что на выходе даполнительнога выпрямителя уменьшается напряжение и одновременно увеличивается внутреннее сопротивление дополнительного инвертора. Эта приводит к росту напряжения на входе дополнительного инвертора и к уменьшению напряжения на входе основного инвертора, т.е, к осуществлению амплитудного регулирования напряжения на входе ЬС-контура. Значение коммутационных потерь в транзисторах регулирующего инвертора тем больше, чем меньше нагрузка на выходе 1С-контура.
При выходной мощности, составляющей половину номинальной, имеем и.,„= 0,25и,„; 7/,„. = 0,76и,„; 1,„п сс 0,З. В этом случае ток, переключаемый транзисторами дополнительного ин- вертора, в соответствии с выражением (4.7) отличается от единично- го значения: Таким образом, при снижении номинальной нагрузки на 50 %, т.е.
при глубоком регулировании, ток переключения дополнительного инвертора увеличивается всего в 1,66 раза, что является хорошим показателем для схем подобного класса. 4.3.4. Устройства защиты мощных высоковольтных электронных средств Обеспечение защитных функций при возникновении аварийного режима в выходных цепях является одним из основных технических требований, предъявляемых к источникам электропитания. Возникновение подобного режима мажет быть вызвано несколькими причинами. Например, в радиопередатчике такои причиной может Быть токовая перегрузка в цепи одного иэ электродов электровакуумного прибора (фокусирующего электрода, сетки, катода), высокочастотный пробой в волноводном тракте, дуговой разряд между электродами прибора.
Защитное устройство, основанное на использовании реле в качестве датчика аварийного тока и контактора в качестве исполнительного компонента, не позволяет обеспечить достаточно малое время отключения источника электропитания и разряда накопительного конденсатора. Время протекания аварийного тока при этом составляет 0,1...1 с, что вызывает изменение параметров электровакуумного прибора (ухудшение вакуума, снижение электрической прочности, уменьшение эмиссии катода). В связи со снижением электрической прочности необходимо уменьшать начальное напряжение повторного включения. Для этого формируют напряжение ступенчатой формы и проводят тренировки прибора после пробоя. В результате время восстановления работоспособности радиопередатчика оказывается в ряде случаев недопустимо большим.
Защитное устройство, основанное на использовании электроннолучевого вентиля в цепи высокого напряжения, является Более эффективным. Быстродействие подобной защиты определяется входной емкостью вентиля и мощностью схемы управления. Время протекания аварийного тока при этом способе защиты составляет 5...100 мкс.
Однако электронно-лучевые вентили весьма громоздки, поэтому они не могут быть использованы в малогабаритных электронных средствах. Недостатки перечисленных устройств защиты устраняются применением схем, где в качестве датчиков тока использованы геркотроны, а в качестве исполнительных компонентов — тиристоры.
Конструктивно геркотрон выполнен так, что магнитное поле, создаваемое обмоткой возбуждения, через слой высоковольтной изоляции воздействует на герхон и вызывает его срабатывание. Использование герконов объясняется их преимуществами, к которым относятся: возможность осуществления надежной высоковольтной изоляции входных цепей от выходных; меньшее по сравнению с электромагнитными реле время срабатывания; Большой срок службы; отсутствие необходимости в дополнительных источниках электропитания. Рис.
4.м. Схема защиты с последовательным включением тиристоров во входные цепи Рассмотрим три варианта защитных устройств: с последовательным (рис. 4.51) и параллельным (рис. 4.52) включением тиристоров во входные цепи, с параллельным включением тиристоров в выходную высоковольтную цепь (рис. 4.53). В схеме на рис. 4.51'при замкнутых контактах контактора К1 протекающий по обмотке геркотрона Г рабочий ток электровакуумного прибора 1гИ создает магнитное поле, не приводящее к срабатыванию геркона. Время кратковременных выбросов рабочего тока, обусловленных режимом модуляции электровакуумного прибора, намного меньше вре- 208 209 мени срабатывания геркана. Цепи управления тиристоров УВ1...166 замкнуты, тиристоры открыты и напряжение на обмотке реле КУ! близко к нулю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
