Москатов Е.А. Источники питания (2011) (1096749), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Если емкость конденсаторов делителя напряжения будет недостаточ- но велика, то при максимальной нагрузке в течение каждого полупериода конденса- торы будут существенно разряжаться, и напряжение на них превысит половину на- пряжения питания преобразователя. Напряжение, приложенное к первичной обмотке импульсного трансформатора полумостового преобразователя, можно вычислить по формуле, В: ()перв = ((/п / 2) — (/нас, где 1)п — постоянное напряжение, питающее преобразователь, В; ()нас — напряжение насыщения одного ключевого транзистора, В.
Емкость каждого конденсатора делителя напряжения можно вычислить по сле- дующей формуле [91 с. 2341, [92, с. 3631: С > 1перв.макс / (4 г Л()с), где С вЂ” емкость конденсатора,Ф; !перв.макс — амплитуда полного тока через первичную обмотку трансформатора, А; г — частота преобразования, Гц; Мlс — изменение напряжения на конденсаторе за длительность времени прохождения через него импульса полного тока! перв. макс, В.
Величина приложенной к конденсатору переменной составляющей напряжения не должна превышать максимально допустимую справочную величину для компо- нента данной марки и типа. Важно помнить, что номинальная емкость многих кон- денсаторов на высокой частоте и при низкой температуре окружающей среды суще- ственно уменьшается. Полумостовые преобразователи нашли широкое применение при выходной мощности от нескольких ватт до нескольких киловатт.
6.2. Импульсные преобразователи с задающими генераторами 129 Достоинство полумостового преобразователя заключается в низком обратном напряжении, приложенном к каждому ключевому транзистору в состоянии отсечки, примерно равном постоянному напряжению питания преобразователя. Это позволяет использовать полумостовые преобразователи при высоком питающем напряжении.
Полумостовые преобразователи могут быть включены без нагрузки, и при этом не будет опасности повреждения компонентов. Частота пульсации равна удвоенной частоте преобразования. Если емкости конденсаторов делителя напряжения строго одинаковы, ключевые транзисторы идентичны друг другу, и петля гистерезиса материала магнитопровода не содержит дефектов, то можно полагать, что подмагничивание сердечника импульсного трансформатора отсутствует. Такая картина возможна только в идеале. Так, например, в реальном полумостовом преобразователе емкости конденсаторов в делителе напряжения всегда отличны друг от друга и, следовательно, несимметрично перемагничивание трансформатора. Однако степень несимметрии обычно много меньше, чем в магнитопроводах трансформаторов однотактных преобразователей.
Одним из простейших способов уменьшения подмагничивания сердечника полумостового преобразователя является включение неполярного конденсатора между импульсным трансформатором и средней точкой емкостного делителя напряжения. К недостаткам относят наличие двух конденсаторов в делителе напряжения, разрушение компонентов ИИП при перегрузке по току в нагрузке при отсутствии системы защиты, меньший КПД, чем достижимый в мостовом преобразователе. 6.2.6. Двухтактный мостовой преобразователь Рассмотрим двухтактный мостовой преобразователь, который в англоязычных странах называют "ЬгЫяе" (его принципиальная схема показана на рис.
б,5). + 1) вх 0у иу Рис. 6.6. Двухтактный мостовой преобразователь Предположим, на затворы ключевых транзисторов ЧТ2 и ЧТЗ от задающего генератора подано отпирающее напряжение. Ток потечет по цепи +1)вх, транзистор ЧТЗ, обмотка трансформатора ТЧ!, транзистор ЧТ2, — 1)вх.
На вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 будет индуктировано напряжение, которое выпрямит диодная сборка Ч01 н сгладит конденсатор С1, а затем постоянное напряжение будет приложено к нагрузке. Таким образом, в течение первого такта транзисторы ЧТ! и ЧТ4 находятся в состоянии отсечки, а транзисторы ЧТ2 и ЧТЗ вЂ” в состоянии насыщения. 130 Импульсные преобразователи напряжения Подадим на затворы транзисторов ЧТ2 и ЧТЗ запирающие напряжения, а на за- творы транзисторов ЧТ! и ЧТ4 — отпирающие напряжения. По цепи +1Звх, транзи- стор ЧТ1, обмотка трансформатора ТЧ1, транзистор ЧТ4, — 0вх потечет ток. На вто- ричной обмотке трансформатора ТЧ! индуцируется напряжение, которое поступит на выпрямитель, вь<полненный на диодной сборке Ч01, на конденсатор фильтра С1, с которого будет поступать на нагрузку. В течение второго такта транзисторы ЧТ2 и ЧТЗ находились в состоянии от- сечки, а транзисторы ЧТ! и ЧТ4 — в состоянии насыщения.
Через нагрузку проте- кает ток и в первый, и во второй такты, благодаря чему частота пульсации напряже- ния на конденсаторе С! в два раза превышает частоту преобразования. В магнито- проводе трансформатора мостового преобразователя индукция варьирует от мини- мального значения до максимальной величины. Благодаря этому частная петля гис- терезиса близка к предельной петле гистерезиса, и наиболее полно использованы магнитные свойства сердечника трансформатора.
Напряжение на первичной обмотке импульсного трансформатора мостового преобразователя можно найти согласно выражению, В: 1)перв = 1Зп — 2 1/нас, где 1Зп — постоянное напряжение, питающее преобразователь, В; 1Знас — падение напряжения на ключевом транзисторе в состоянии насыщения, В. Мостовые преобразователи способны отдавать в нагрузку мощность до десят- ков киловатт и в отдельных случаях — даже большую. Достоинства: ° высокий КПД; ° возможность функционирования при очень большой мощности нагрузки; ° к закрытым ключевым транзисторам приложено обратное напряжение, равное постоянному напряжению питания каскада преобразователя. Мостовые преобразователи можно использовать при высоком напряжении пи- тания и допустимо включать без нагрузки, не прибегая к каким-либо ухищрениям. Пульсация выходного напряжения обладает частотой, которая в два раза превышает частоту преобразования.
Подмагничивание сердечника импульсного трансформато- ра мостового преобразователя возникает при применении неидентичных ключевых транзисторов, различии в потреблении нагрузкой тока в течение полупериодов и от многих других причин. Для снижения последствия кратковременного подмагничивания в сердечники трансформаторов мощных преобразователей мостового и полумостового типов, а также преобразователей с трансформаторами, имеющими среднюю точку первич- ной обмотки, часто вводят немагнитные зазоры. Это увеличивает треугольную со- ставляющую тока первичной обмотки (ток холостого хода), однако позволяет на- гружать ИИП на динамичную нагрузку.
Кроме этого, для уменьшения подмагничи- вания последовательно с импульсным трансформатором мостового преобразователя включают неполярный конденсатор, обладающий емкостью, наименьшую величину которой можно найти по формуле !92, с. 410]: 2 1с.и н Рп от ч'З (ф) где !с.и — импульсный ток стока транзистора, А; 0п — напряжение пульсации на конденсаторе, В; 6.2. Импульсные преобразователи с задающими генераторами 131 гп — частота пульсации, Гц.
Для двухтактных преобразователей (полумостового, мостового и преобразователя с трансформатором, имеющим среднюю точку первичной обмотки) разработаны эффективные электронные системы симметрирования перемагничивания. Их актуальность проявляется прн больших мощностях нагрузки от нескольких киловатт, сопротивление которой изменяется в широких пределах (например, дуга в сварочных аппаратах). К недостаткам мостовых преобразователей относят наличие четырех ключевых транзисторов и, если отсутствует система защиты от перегрузки, — выход из строя компонентов ИИП при коротком замыкании нагрузки. 6.2.7.
Двухтактный преобразователь с отводом от середины обмотки трансформатора Рассмотрим принципиальную схему двухтакгного преобразователя с трансформатором, имеющим вывод от средней точки первичной обмотки (рис. 6.6). Такие преобразователи в иностранной технической литературе называют "рий-ри1Г'.
+Овх Рис. 6.8. Ризырив преобразователь Предположим, на затвор ключевого транзистора ЧТ1 подано отпирающее напряжение, а транзистор ЧТ2 в это время находится в режиме отсечки. Потечет ток по цепи +()вх, средняя точка первичной обмотки трансформатора ТЧ1, транзистор ЧТ1, — 1)вх. На вторичной обмотке импульсного трансформатора ТЧ1 возникнет напряжение, поступающее на выпрямитель с конденсатором сглаживающего фильтра, а с него выпрямленное напряжение будет приложено к нагрузке. Снимем напряжение с затвора транзистора ЧТ1, а между затвором и истоком транзистора ЧТ2 приложим отпирающее напряжение. Ток потечет по цепи +()вх, средняя точка первичной обмотки трансформатора ТЧ1, транзистор ЧТ2, — ()вх.
На вторичной обмотке трансформатора ТЧ1 появится напряжение, которое после выпрямителя и емкостного фильтра поступит на нагрузку. Частота пульсации выпрямленного напряжения в два раза превышает частоту преобразования. Частная петля гистерезиса близка к предельной петле, благодаря чему рационально используют магнитные параметры сердечника трансформатора. Величину напряжения на первичной обмотке трансформатора рассматриваемого преобразователя можно найти по формуле, В: ()перв=2 ()п — 2 ()нас, где ()п — напряжение питания преобразователя, В; ()нас — напряжение насыщения транзистора, В.
132 Импупьсныв преойрааоватвпи напряжении Преобразователи со средней точкой в первичной обмотке трансформатора используют обычно при низком напряжении питания и выходной мощности примерно от ватга до киловатта. Достоинства: ' высокий КПД; ' возможность функционирования при большой мощности нагрузки. Преобразователи со средней точкой в первичной обмотке трансформатора можно использовать при высоком напряжении питания, и их допустимо включать, не подсоединяя нагрузку к источнику питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
