Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Ток потечет по цепи +0вх, дроссель 1,1, диод Ч01, нагрузка, — 0вх. В это время магнитное поле дросселя 1.! отдает энергию, а конденсатор С! энергию запасает для поддержания напряжения на нагрузке после того, как транзистор ЧТ! войдет в насыщение. Дроссель 1.1 служит только для запасания энергии и не участвует в фильтрации напряжения.
Снова подадим отпирающее напряжение на транзистор ЧТ1, который откроется, и рассмотренный процесс повторится сначала. 6.4.3. Понижающий стабилизатор Понижающие импульсные стабилизаторы — это мощные и, в то же время, компактные устройства электропитания нечувствительной к наводкам нагрузки постоянным напряжением неизменной величины. Гальваническая развязка между входом и выходом в понижающих импульсных стабилизаторах отсутствует. За рубежом понижающие стабилизаторы называют "с!юррег". Выходное напряжение в таких стабилизаторах всегда ниже входного. Включение важнейших компонентов понижающего импульсного стабилизатора показано на рис. 5.6 [64, с.
242]. Приложим напряжение управления между затвором и истоком транзистора ЧТ!. Транзистор войдет в состояние насыщения, и потечет ток по цепи от+1.1вх, через сглаживающий дроссель 1.1, нагрузку, — 1!вх. Ток в прямом направлении через диод ЧР1 не протекает. 54. Импульсные стабилизаторы !2! 11 +Увых +1.7вх ЧТ1 Рис. 5.6. Понимающий стабилизатор Уберем напряжение управления, отпирающее ключевой транзистор, и он войдет в состояние отсечки. ЭДС самоиндукции сглаживающего дросселя !.1 будет препятствовать изменению тока.
Ток потечет по цепи от дросселя ! 1, через нагрузку, общий провод, диод Ч01, и вернется в дроссель. Конденсатор С! разряжается и при этом поддерживает выходное напряжение. Подадим отпирающее напряжение между затвором и истоком ключевого транзистора ЧТ1. Транзистор перейдет в насыщение, и процесс повторится сначала.
5.4.4. Инвертирующий стабилизатор Инвертирующие импульсные стабилизаторы применяют для питания нагрузок фиксированным напряжением, полярность которого противоположна полярности входного напряжения. Величина выходного напряжения инвертирующего стабилизатора может быть как больше напряжения питающей сети, так и меньше в зависимости от того, как стабилизатор отрегулирован.
Гальваническая развязка питающей сети и нагрузки отсутствует. В иностранной литературе инвертирующие импульсные стабилизаторы называют "Ьцск-Ьооз1 сопчег!ег". Выходное напряжение в таких стабилизаторах всегда ниже входного. Включение основных компонентов инвертирующего стабилизатора !64, с. 242] изображено на рис. 5.7. Ч01 Рис. 6.7. Инаертирующий стабилизатор Приложим напряжение управления, отпирающее транзистор ЧТ1, между его затвором и истоком. Транзистор открывается, и ток течет по цепи от +!.!вх, открытый транзистор ЧТ1, дроссель !.1, — !7вх.
В это время магнитное поле дросселя !.! запасает энергию. Уберем напряжение управления затвор-исток с ключевого транзистора ЧТ1, который от этого закроется. Ток потечет по цепи от дросселя !.1, через нагрузку, диод Ч01, и снова вернется в дроссель !.1. Энергия, запасенная в конденсаторе С! и в магнитном поле дросселя 1.1, в это время расходуется на питание нагрузки. Опять подадим отпирающее транзистор НТ! напряжение управления между затвором и истоком. Транзистор войдет в насыщение, и цикл повторится.
ГЛАВА Импульсные преобразователи напряжения 6.1. Основные сведения Преобразование энергии в линейных источниках питания происходит в большинстве случаев на довольно низкой частоте в 50 Гц или 60 Гц. Из-за этого велики масса и габариты таких источников питания. В случае, при котором выдвинуто требование обеспечения большой мощности нагрузки при малых габаритах и массе, необходимо увеличить частоту преобразования энергии. Для этой цели применяют преобразователи напряжения, рабочая частота которых выше, чем частота питающей сети. Например, выпускают специальные преобразователи, функционирующие на частоте 400 Гц.
Для достижения высокого КПД электронный ключ коммутирует, кратковременно подключая к сети постоянного тока, трансформатор. В качестве основного компонента электронного ключа чаще всего используют полупроводниковые компоненты: транзисторы или тиристоры. В специальных источниках питания с частотой преобразования более 4 МГц или функционирующих в условиях повышенной радиации, в качестве ключей обычно применяют электронные лампы.
Через первичную обмотку трансформатора протекают импульсы тока, и в связи с этим источник питания называют импульсным. В современных импульсных источниках питания (ИИП), встроенных в бытовую аппаратуру, почти всегда частота преобразования превосходит различимую человеческим ухом, т.е. она выше 20 кГц. Это нужно для того, чтобы пользователь не слышал раздражающий свист эксплуатируемого аппарата.
Запомним важные термины ~72, с. 91. Инвертором называют преобразователь, потребляющий от питающей сети постоянный ток и отдающий в нагрузку переменный ток, а конвертором — преобразователь, потребляющий постоянный ток и обеспечивающий питание нагрузки постоянным током. В силу традиции, сварочные аппараты, имеющие импульсные преобразователи, с выходом и постоянного, и переменного токов, называют инверторами, что, впрочем, некорректно. Преобразователь, трансформатор которого отдает в нагрузку ток один раз в течение длительности периода, называют однотактным, а преобразователь, у которого ток протекает через обмотку трансформатора два раза в течение периода,— двухтактным.
Нагрузкой трансформаторов преобразователей обычно служат выпрямители. 6.2. Импульсные преобразователи с задающими генераторами 123 6.2. Импульсные преобразователи с задающими генераторами 6.2.1. Основные положения и знакомство с контроллерами задающих генераторов Для управления переключением преобразователей чаще всего используют специальные устройства: задающие генераторы. Образно выражаясь, если импульсный трансформатор является "сердцем" ИИП, то задающий генератор — это его "мозг". Задающие генераторы вырабатывают импульсы малой мощности, поступающие на цепи управления ключевыми компонентами, изменяют параметры импульсов в соответствии с сигналами от датчиков и регулирующих органов. Основные достоинства задающих генераторов — это простота и гибкость управления преобразователем.
Функции, выполняемые задающими генераторами, могут быть строго фиксированы (реализованы аппаратно), но возможно также и программирование откликов на возмущающие воздействия сигналов с датчиков (заданы программно). Недостатки задающих генераторов — это потребление ими энергии, поступающей обычно от вспомогательного источника питания, а также довольно большое количество компонентов устройства. Задающие генераторы могут быть реализованы полностью на дискретных компонентах, на дискретных компонентах и контроллерах (или специализированных микропроцессорах) или только на контроллерах без дополнительных цепей обвязки. Контроллеры представляют собой микросхемы, воздействие на выводы которых приводит к строго фиксированному отклику.
У контроллеров, как правило, немного выводов, и они обеспечивают реализацию лишь основных функций. Не всякий контроллер пригоден для работы в импульсном источнике питания, а только такой, возможности которого позволяют выполнить требования, поставленные перед ним. Так, контроллер однотактиого ИИП не следует использовать в двухтактном источнике питания.
Контроллеры ИИП почти всегда позволяют реализовать стабилизацию напряжения, приложенного к нагрузке, для чего в них встроены источники опорного напряжения и усилители напряжения ошибки. В некоторых контроллерах предусмотрена дополнительная возможность стабилизации тока, протекающего через нагрузку. Обычно в контроллерах предусмотрен вывод, при подаче на который сигнала от датчика тока будет инициирован запрет на генерацию импульсов, чем будет обеспечена реализация системы защиты от перегрузки по току.
К наиболее распространенным контроллерам для однотактных ИИП можно отнести микросхемы марок ЗС!101, ()С3844, ()С3823, а к контроллерам для двухтактных ИИП вЂ” компоненты марок Т(.495, БС3825, 802524 и другие. Некоторые микросхемы для ИИП представляют собой компоненты, содержащие в одном корпусе и задающий генератор, и ключевые транзисторы. Использование таких монолитных приборов очень удобно ввиду минимизации числа компонентов "обвязки", однако мощность таких интегрированных компонентов не превышает примерно 300 Вт в связи со сложностью отвода тепла от полупроводникового кристалла.
К таким микросхемам относят компоненты марок (.б590, ТХЧ253— ТНЧ255, Ч1Рег100А, ТОР227 и пр. !24 Импульсные преобразователи напряжения 6.2.2. Однотактный прямоходовый преобразователь Изучим принципиальную схему однотактного однофазного прямоходового преобразователя (рис. б.1), которую за рубежом называют ' 1огьуагтГ'. +Овх ТЧ1 Ч01 +Он Рис. 6.1. Однотактный прямоходовый преобразователь Пусть в течение прямого хода ключевой транзистор ЧТ! открыт, через первичную обмотку трансформатора ТЧ1 протекает ток, создающий магнитное поле в сердечнике. На вторичной обмотке наводится напряжение, которое подведено к нагрузке, выпрямляемое диодом Ч01 и сглаживаемое конденсатором С1.
Через нагрузку в течение прямого хода протекает ток. В течение обратного хода полярность напряжения на вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 становится противоположной. При этом выпрямительный диод Ч01 закрыт, и ток через нагрузку обеспечивает конденсатор С! . Для того чтобы снизить остаточную индукцию и уберечь магнитопровод однотактного прямоходового преобразователя от захода петли гистерезиса в область насыщения, в нем на пути магнитного потока обычно создают немагнитный зазор. Если этой меры будет недостаточно или введение зазора недопустимо из-за снижения магнитной проницаемости, на магнитопроводе можно уложить дополнительную обмотку рекуперации, подключенную к источнику питания преобразователя через диод, благодаря чему в течение обратного хода энергия, запасенная в магнитном поле, возвратится в источник питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
