Костиков В.Г., Парфенов Е.М., Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование (2-е изд., 2001) (1096748), страница 37
Текст из файла (страница 37)
4.54 или 4.55), причем выходные разрядные конденсаторы у схем каждого плеча общие, а две подэарядные колонны конденсаторов по входу подключены к двум синфазно включенным источникам напряжения переменного тока. Схема содержит 4п диодов и Зп конденсаторов. Схема трехфазнзя однополупериодная (рис. 4.59) содержит в трех цепях бп диодов, которые соединены по трехфазной мостовой схеме и шунтируют выходные выводы, и 4п конденсаторов, которые объединены в четыре конденсаторные колонны; три нечетные (подэарядные) и од- Рис. 4.59. Схема умножения напряжения трехфазнзя однополупери- одная р„..вв, Схема умножения напряжения трехфазная двухполупериодная мостовая ну четную (выходную).
По структурному построению рассматриваемая схема содержит три однофаэные однополупериодные схемы, имеющие общую выходную колонну конденсаторов. Схема трехфазная двухполупериодная мостовая (рис. 4.50) содержит в трех цепях бп диодов, которые соединены по трехфаэной схеме и щунтируют выходные выводы, и:1п — 3 конденсаторов, которые объединены в четыре конденсаторные колонны: три нечетные (подэарядные) и одну четную (выходную). В первом каскаде схемы отсутствуют конденсаторы нечетных колонн. Схема трехфаэная двухполупериодная циклическая (рис. 4.61) содержит в трех цепях Зп + 3 диодов, которые подключены от каскада «каскаду поочередно-последовательно к каждой иэ тр т ех подэарядных 5 5 с Ю 1- + с;, а э "э О ОО 1 /Л к к З С 5 + о зсь -с с Ъ! 1 сч и Д П П О О ч»" ьэ тг Л ~ к с с с ! а сч с с С'Ъ + а ч» с'Э П П С'С с С' + с сэ 1Э сц П сц С' + ез + хэ сэ С.З О е о 553 э О а х е О О с з д й$ 3 О эс" ~а О 5 х о С- О. е е О 5 О.
0 5 д- Рис. 4.вк Схема умножения напряжения трехфазнзя двухполупериодная циклическая конденсаторных колонн по закону циклической перестановки, и Зп — 3 конденсаторов, которые обьединены в три нечетные (подзарядные) конденсаторные колонны. В первом каскаде отсутствуют конденсаторы подзарядных колонн. Параллельно выходным выводам подключен выходной конденсатор С ех. В течение основной части периода входного напряжения происходит разряд выходного конденсатора на нагрузку, а напряжение на конденсаторах нечетных колонн, которые отделены от нагрузки закрытыми диодами, остается неизменным.
Когда значение входного напряжения приближается к выходному, происходит подзаряд конденсаторов схемы. Параметры схем, изображенных на рис. 4.64...4.61, приведены в табл, 4.4. Эти параметры позволяют разработчику выбрать оптимальный вариант схемы умножения напряжения в зависимости от предъявляемых требований.
Схемы умножения напряжения рекомендуются для применения в высоковольтных ИЭП малой мощности при токах нагрузки порядка единиц миллиампер. Оптимальное число каскадов принято равным 4...6. При уменьшении тока нагрузки до единиц или десятков микроампер и выходных напряжениях свыше 20 кВ число каскадов может быть увеличено. При выходной мощности свыше 100 Вт схемы умножения напряжения применять не рекомендуется. В этом случае наиболее эффективно строить трансформаторно-выпрямительные модули с суммированием выходных напряжений, полученных на выходе гальванически развязанных выпрямительных узлов. Высоковольтные трансформаторно-выпрямительные модули с суммированием выходных напряжений Высоковольтные трансформаторно-выпрямительные модули с суммированием выходных напряжений находят широкое применение при ф Ж Ф М щ Ф Ж й "Ф Й И о э 3 О Хосеп о о'е х ас охоео соил х аа Оебэ,х' а с У Е хи ,.с л л с л а' ° а х.-а в СД с "о„„.
х х а Паз,од 5 о~в~ .Схоок Х а хо В а .ехОБ'~ з КО К С еахха о "ссх л с~~ а за Ххи К ".-О 5 а о е, е а 5 с О х хоххо О м е э ж О-9. с сцен- а оаОл, а зсха Уас и Сф, лЭЬ 5 о! "ьо 5 е е ха х..ш з~лаЯО. Зх е !э сто е асс хих о ,. хкй, х э О Во а~ а осел к зхаоаз ? Кс 5 ОЕ ей Кое М Езх, КК 5 се! о ц с 220 221 м Рнс. е.еа. Схема высоковольтного трансформаторно-выпрямительного модуля разработке источников электропитания индикаторных устройств с выходным напряжением свыше 30 кВ и с повышенной выходной мощностью.
На рис. 4.62 приведена схема высоковольтного ТВМ, содержащая большое число выходных обмоток с выпрямителями, соединенными последовательно. Применяются подобные ТВМ ь широком диапазоне частот переменного тока. 4.4.2. Высоковольтные источники электропитания с промежуточным преобразованием частоты По схемному и конструктивному признакам высоковольтные ИЭП на базе инаерторов разделяются на два функциональных узла: низко.вольтный и высоковольтный.
Основная доля тепловыделения приходится на низковольтную (входную) часть, в которой протекает существенно больший ток по сравнению с выходной (высоковольтной) частью схемы. Связь между низковольтным и высоковольтным узлами осуществляется при помощи высоковольтного трансформатора, который конструктивно относится к высоковольтной части.
Высоковольтная часть схемы содержит функциональные узлы: высоковольтный трансформатор; высоковольтный выпрямитель, выполняемый обычно по диодно-конденсаторной схеме умножения напряжения, и высоковольтный делитель напряжения обратной связи в стабилизирующих высоковольтных ИЭП. Объединение функции делителя напряжения обратной связи в единый узел высоковольтной части схемы нецелесообразно, так как его подключение к выходному выводу необходимо в высоковольтных ИЭП с высокими требованиями к стабильности выходного рапряжения при изменении тока нагрузки в широких пределах. Это требование предъявляется не ко всем маломощным высоковольтным ИЭП.
Часто бывает достаточно использовать обратную связь с промежуточного компонента схемы. В то же время высоковольтный делитель занимает значительную долю объема высоковольтного ИЭП, 2 11~ 144.10 -е И1 (4.8) поэтому делитель напряжения целесообразно выполнять в виде отдельного конструктивно законченного узла. Низкоомная часть в маломощных высоковольтных ИЭП выполняет следующие функции: инвертироьание напряжения при помощи ключевых силовых компонентов; управление силовыми компонентами инвертора; защиту от перегрузок, коротких замыканий, превыцгения и понижения выходного напряжения относительно заданных уровней; регулирование выходного напряжения; обеспечение электропитанием сервисных узлов защиты, сигнализации и управления; преобразование входного напряжения сети электроснабжения переменного тока в напряжение постоянного тока, подаваемого на вход инвертора.
Высоковольтный ИЭП с бестрансформаторным входом не имеет преимуществ по массе и объему по сравнению с высоковольтным ИЭП, содержащим входной трансформатор, при мощности до 40 Вт (при частоте тока системы электроснабжения 400 Гц) и до 15 Вт (при частоте 50 Гц). В некоторых случаях в маломощных стабилизирующих высоковольтных ИЭП на входе инвертора устанавливается стабилизатор непрерывного действия. Основным его достоинством является низкий уровень радиопомех и отсутствие фильтра радиопомех на входе и выходе, а высокие динамические свойства обеспечивают хорошее качество переходного процесса при изменениях входного напряжения и тока нагрузки.
Однако стабилизаторы непрерывного действия обладают сравнительно'низким КПД. Но при малых выходных мощностях и узких пределах изменения напряжения электроснабжения применение стабилизатора непрерывного действия является целесообразным. Рассмотрим высоковольтный ИЭП с промежуточным преобразованием частоты, работающий в режиме стабилизации мощности'с внутренней широтно-импульсной модуляцией с пропорционально-токовым управлением. Этот способ стабилизации позволяет получить равномерный КПД во всем диапазоне изменения выходного напряжения и тока нагрузки.
На рис. 4.63 приведена схема двухтактного инвертора с источником постоянного тока на входе. Выходной трансформатор выполнен с отьодом от средней точки первичной обмотки и с немагнитным зазором в магнитопроводе. Указанный зазор не превышает 1 % средней длины магнитной линии магнитопровода. В этом случае значение индуктивности трансформатора может быть рассчитано по формуле 222 Т!2 гТ/2 Ух,а=0; / 2,а=0. о о (4.9) Ъа 1,„У,„= 1„У„. 1аа йез таз (4.
10) 4 = (Т/2)/г! ) 1. 1„! — — 1,„= сопз2 ьх та У2 = У„= сопзс У = (1Й )У2 = У Гх <~~р У! Уи !12 ~2т йтЕ!т 1,„= (1„) =.сола!. й„/й = О. 225 224 Рис. е.вз. Схема двухтактного инверторз с источником тока на входе и широтно-импульсной модуляцией мощности Рис. е.ве. Диаграммы напряжений и токов в схеме двухтактного инвертора с источником тока на входе Здесь 12т выражено в генри; 5„— площадь'сечения магнитопровода, м; тт! — число витков полуобмотки; Ь вЂ” зазор, м.
Эта формула спра- 2. ведлива, если предельная индукция не превы!пает индукции насыщения. Режим работы с источником постоянного тока на входе инвертора обеспечивается включением в его входную цепь. линейного дросселя 1др, индуктивность которого выбирается много больше индуктивности первичной полуобмотки трансформатора. На рис. 4.б4 показаны диаграммы напряжений и токов в компонентах рассматриваемой схемы источника.
Можно принять,' что коллекторные токи открытых транзисторов постоянны в течение полупериода и равны по модулю 1ею т.е. При емкостном характере нагрузки, когда постоянная времени т! цепи нагрузки значительно превышает длительность полупериода т„» » Т/2, то С„» 1/(2г"Яе) и напряжение на нагрузке постоянно в течение полупериода. Предположим также, что в установившемся режиме средние значения напряжения на индуктивности Удр и токов в конден- саторе 2с равны нулю, т.е. Примем, что потери в компонентах схемы отсутствуют. 8 этом идеализированном случае имеем баланс входной и выходной мощностей Скважность импульсов тока д, поступающих на вход емкостного фильтра, примем больше единицы: Допустим, что в момент 2 = 0 открылся один из транзисторов, например 1гТ1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
