Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 27

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

Текст из файла (страница 27)

К счастью, длительность пропускания обратного тока много меньше длительности нахождения запираемого тиристора в открытом состоянии. Например, запираемым тиристором является прибор 110КК1120, допускающий в закрытом состоянии максимальное импульсное повторяющееся напряжение 1,2 кВ и максимальный средний в течение периода прямой ток 110 А. Фототиристоры обладают управляющим электродом, так же как и триодные тиристоры, однако, в отличие от последних, могут быть переведены в открытое состояние подачей света на специальное окно в корпусе фототиристора.

К основным параметрам тиристоров относят: ° ток включения тиристора, т.е. ток, протекающий через нагрузку, такой силы, что тиристор переходит в открытое состояние, А; ° ток удержания, т.е. ток, протекающий через анод-катод тиристора, который достаточен для того, чтобы прибор самопроизвольно не перешел в закрытое состояние, А; в постоянный отпирающий ток, протекающий по управляющему электроду тиристора и достаточный для перевода его в открытое состояние, А; ° импульсный отпирающий ток, А; ° импульсный запирающий ток, т.е.

обратный ток управляющего электрода, который необходим для перевода запираемого тиристора в закрытое состояние, А; ° постоянный максимально допустимый ток в прямом включении, протекающий через анод-катод тиристора, А; ° импульсный максимально допустимый ток в прямом включении прибора, А; ° постоянное отпирающее напряжение тиристора, приложенное между управляющим электродом и катодом, В; ° постоянное запирающее напряжение, В; ° импульсное запирающее напряжение, В; ° постоянное максимально допустимое напряжение анод-катод закрытого тиристора, В; 2.в. тиристоры 93 ° максимальное импульсное напряжение, приложенное к выводам анод-катод запертого прибора, В; ° длительность включения тиристора, мкс; ° длительность выключения, мкс; ° предельно допустимая скорость нарастания напряжения на тиристоре и пр. ГЛАЬ~ Выпрямители 3.1.

Основные сведения Устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения в постоянное, называют выпрямителем. Согласно классификации [72, с. 39], выпрямители могут быть однотактными и двухтактными. Среди однотактных выпрямителей различают однополупериодные и двухполупериодные устройства. Двухтактные выпрямители подразделяют на однофазные и трехфазные. Однотактные однополупериодные выпрямители могут быть однофазными или трехфазными, а однотактные двухполупериодные выпрямители бывают двухфазными или шестифазными. Двухтактные однофазные выпрямители могут быть выполнены по мостовой схеме, также называемой схемой Греца, или по схеме удвоения напряжения, которую еще называют схемой Латура. Двухтактные трехфазные выпрямители могут быть организованы по мостовым схемам звезды или треугольника.

Многофазные выпрямители, выполненные, в частности, по схеме Ларионова, обычно позволяют обойтись без сглаживающего фильтра [91, с. 15] или требуют фильтр с конденсаторами небольшой емкости. Выпрямители могут быть выполнены на кремниевых, германиевых нли селеновых диодах, на транзисторах, электронных газонаполненных (тиратроны, газотроны, игнитроны или экситроны) и вакуумных лампах (кенотроны).

Выпрямители на кремниевых диодах целесообразно применять в диапазоне выпрямляемых напряжений ориентировочно от нескольких вольт до десятков киловольт. Чем ниже напряжение, тем меньше КПД выпрямителя [144], поскольку на каждом его диоде будет падать напряжение, величина которого, зависящая от материала и типа диода, обычно лежит в диапазоне 0,5..1,8 В. Если напряжение нагрузки исчисляется несколькими вольтами, и сила тока нагрузки составляет десятки ампер, что является типичным для современных процессоров, то мощность потерь в выпрямителе может быть даже больше, чем мощность нагрузки. При низком выпрямляемом напряжении и большой мощности нагрузки, составляющей, например, сотни ватт, для того, чтобы в компонентах выпрямителя не выделялась чрезмерная бесполезная мощность потерь, используют управляемые выпрямители [144].

Управляемые выпрямители выполняют на биполярных транзисторах, на МОЗГЕТ, на тиристорах и пр. Во время насыщения мощных современных транзисторов падение напряжения сток-исток МОЗЕЕТ может составлять около 10..50 мВ, благодаря чему КПД низковольтных управляемых выпрямителей значительно превосходит КПД выпрямителей на диодах, выполняющих ту же функцию [144]. Более того, если требуется выпрямить напряжение величиной 0,5 В, то это можно осуществить только управляемым выпрямителем. Если на затворы МОБЕЕТ (или других активных компонентов) подают сигналы управления от выпрямляемого напряжения, то такой управляемый выпрямитель на- 3.2. Однополупериодный выпрямитель 95 зывается синхронным.

Если управление транзисторами не связано напрямую с выпрямляемым напряжением (например, затворы МОКНЕТ подключены к задающему генератору), то такой выпрямитель синхронным не является. Если требуется выпрямить напряжение в сотни киловольт, что бывает необходимо для проведения физических экспериментов, то для этих целей используют электронные лампы, называемые кенотролами. Существуют и другие выпрямители с большим числом фаз, например, с 12-ю, называемые многофазными [54, с.

28]. Выпрямители могут работать на одну из семи характерных идеализированных нагрузок [5, с. 15], [б, с. 24]: ° активная нагрузка, обладающая только сопротивлением; ° активно-индуктивная нагрузка, обладающая сопротивлением и индуктивно- стыо; ° активно-емкостная нагрузка, имеющая сопротивление и емкость; ° индуктивно-емкостная нагрузка, имеющая емкость и индуктивность; ° нагрузка с противоположно направленной ЭДС, в которой сила тока ограни- чена индуктивностью; ° нагрузка с противоположно направленной ЭДС, в которой ток ограничен ве- личиной активного сопротивления; ° смешанная нагрузка, состоящая из активного сопротивления, емкости и ин- дуктивности.

Нагрузка большинства выпрямителей — смешанная, поскольку всегда присутствует индуктивность проводов и емкость между ними. Активная, активно-индуктивная, активно-емкостная и индуктивно-емкостная нагрузки — это теоретические абстракции, используемые для упрощения расчетов выпрямителей и фильтров. Аккумуляторы и электродвигатели постоянного тока являются такими нагрузками, которые можно отнести к типу с противоположно направленной ЭДС. Мощные выпрямители, работающие в силовых промышленных установках, обеспечивают питанием сети трехфазного тока. Рассмотрим некоторые основные типы выпрямителей.

3.2. Однополупериодный выпрямитель Простейший однополупериодный однофазный выпрямитель представляет собой включенные последовательно компоненты: диод, нагрузка и источник переменного напряжения. Данное устройство является простейшим из известных выпрямителей. Принципиальная схема однополупериодного однофазного выпрямителя переменного тока изображена на рис. 3.! . Ч01 йн Рис. ЗЛ. Однопопупериодный однофааный выпрямитель 96 Выпрямители Известно, что сопротивление диода в прямом включении близко к нулю, а в обра~ном включении — велико и стремится к бесконечности. Когда на вторичной обмотке трансформатора напряжения ТЧ1 в одну половину периода возникает напряжение, положительной полярностью приложенное к катоду диода, он не проводит прямой ток, и на диоде падает обратное напряжение, амплитуда которого примерно в три раза может превышать выпрямленное номинальное напряжение, падающее на нагрузке.

Ток через нагрузку очень мал и равен обратному току диода. Когда напряжение на вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 в другую половину периода сменится на обратное, и напряжение отрицательной полярностью будет приложено к катоду диода, через него потечет прямой ток. В течение одного полупериода через нагрузку будет течь номинальный ток, направление которого отмечено на рис. 3.1 стрелкой, а на диоде будет падать небольшое напряжение от долей вольта до нескольких вольт. Импульсы напряжения на нагрузке и тока через нагрузку занимают длительность половины периода и направлены в одну сторону [б, с.

13]. В связи с тем, что в течение периода через нагрузку протекает один импульс тока, данный однополупериодный выпрямитель имеет одну фазу выпрямления 16, с. 131. Параллельно нагрузке включают конденсатор, который сглаживает пульсации выходного напряжения. Частота первой гармоники пульсации выпрямленного напряжения равна частоте сети. Первая гармоника обладает самой низкой частотой и самой большой амплитудой, а остальные гармоники имеют более высокие частоты. Чем выше номер гармоники, тем меньшую амплитуду напряжения пульсации можно ожидать, Поскольку от трансформатора потребляется ток только в течение одного полу- периода, в магнитопроводе возникает подмагничивание, которое увеличивает потери в ферромагнетике и, следовательно, ухудшает КПД.

Однополупериодные однофазные выпрямители используют в маломощных выходных выпрямителях источников питания телевизионных приемников и компьютерных источников питания. Ток через нагрузку таких выпрямителей обычно составляет от единиц миллиампер до ампера, а напряжение на нагрузке может достигать от десятков вольт до нескольких сотен вольт. Однополупериодные выпрямители хорошо подходят для получения постоянного напряжения, при питании от импульсных однотактных преобразователей, которые вырабатывают в течение каждого периода всего по одному импульсу. Достоинства однополупериодных выпрямителей: исключительная простота и использование всего лишь одного диода. Недостатки: ° высокое обратное напряжение на диоде; ° подмагничивание трансформатора, вынуждающее использовать магнитопровод больших габаритов; ° низкий КПД; ° повышенная пульсация выпрямленного напряжения; ° низкая частота пульсаций.

Низкая частота пульсаций вынуждает использовать накопительный сглаживающий конденсатор большой емкости. З.З. Двухполупериодные выпрямители 97 3.3. Двухполупериодные выпрямители 3.3.1. Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой Двухполупериодный выпрямитель со средней точкой состоит из двух однополупериодных выпрямителей, включенных так, что в течение одного полупериода ток нагрузки проходит через один вентиль, а в течение другого полупериода — через второй вентиль. Принципиальная схема двухполупериодного однофазного выпрямителя переменного тока со средней точкой вторичной обмотки представлена на рис. 3.2.

НС!1 Рис. 3.2. Двухполупериодный однофвзный выпрямитель со средней точкой В течение одного полупериода к катоду диода Ч01 приложено положительное напряжение относительно среднего вывода вторичной обмотки трансформатора ТЧ1, а к катоду диода Ч02 приложено отрицательное напряжение. Диод Ч01 будет закрыт, и через него будет течь небольшой обратный ток, а диод Ч02 будет открыт, и через него будет течь весь ток нагрузки. Направление протекания тока через нагрузку показано на рис. 3.2 стрелкой.

Характеристики

Список файлов книги