Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 70
Текст из файла (страница 70)
При емкости фильтра 100 мкФ и потребляемой мощности !ООВз время удержания составляет примерно 30мс. При напряжении питающей сети 220В напряжение на емкости составляет примерно 300 В. Это напряжение поступает на вход импульсного преобразователя, который преобразует е~о в высокочастотные импульсы прямоугольной формы. Частота импульсного напряжения обычно лежит в пределах от 20 до 200 кГц. С увеличением частоты преобразования увеличивается удельная мощность, но одновременно расгут потери в элементах преобразователя, что приводит к снижению КПД.
С выхода преобразователя напряжение поступает на высокочастотный выпрямитель с емкое гпым фильтром. При высокой частоте преобразования к элементам выпрямителя и фильтра предъявляются очень жесткие требования: время восстановления обратного сопротивления выпрямительных диодов . должно лежать в пределах от 10 ло !ОО не, а емкости фильтра не должны иметь индуктивпости. В большинстве случаев высокочастотный инвертор работает на фиксированной частоте, а регулирование выходного пагряжения обеспечивается с помощью широтно-импульсной модуляции управляющих сигналов. Широтно-импульсное регулирование выполняется прн помощи схемы управления, на вход которой подается выходное напряжение.
Для обеспечения гальванического разделения выхода от силовой сети в трансформаторных схемах инверторов обычно используются различные типы устройств гальванической развязки: оптроны, трансформаторы,. изолирующие усилители и др. Формы управляющих сигналов при широтно-импульсной модуляции приведены на рис 32.2.
Глубина широтно-импульсной модуля-, ции характеризуется коэффициентом заполнения у=/„/Т, где г„длительность импульса управления. а Т=/ ' — период повторения. Если длительность импульса составляет половину периода, то у=.0,5, .з. е. 50%. При увеличении длительности импульса коэффициент заполнения растет до 100%. В общем случае коэффициент заполнения О < у< 100%. Способ получения широтно-модулированных импульсов показан на рис, 32.26. В схеме, приведенной на рис.
32.1, вначале формируется сигнал ошибки и„„„ /рассогласования). Для этого на вход схемы управления подается выходное напряжение //„„„которое сравнивается в усилителе сигнала ошибки (УСО) с опорным напряжением //„„, создаваемым специальным источником опорного напряжения !ИОН).
В схеме широтно-импульсного модулятора (ШИМ) сигнал ошибки и.„сравнивается с линейно раступ!им напряжением пилообразной формы и„,„. Если за исходное состояние ШИМ принять. что и,,,= ~/„„/2, где с/„„, — максимальное значение пилообразного напряжения, зо гюлучим, что в исходном состоянии коэффициент заполнения у„=. 50%. 350 //скяил 32. Имп льсные источники злект опитавил '.,х) п в ' выкл0 В му //,м/2 0 ,' Выкк0 Лм„„, Вкл 0 -... Рлс. )2 2 слорма вмпульсоа прв мвротво-вмпульсвол молуллпвв уа) и способ вк полулсввл [а) При увеличении выходного напряжения 0/,м„> ~lм,,„„„„сипшл ошибки уакже ~;, у))еличивастся Ь/„к, > //„„,/2, а длительность импульса управления уменьшается, как -"локазаую па рис.
32.26 При уменыпении выходного напряжения 0/„м„< //,м„,л, сигнал ошибки умень!'; ааеуся П„„< У„,„/2. а длительность импульса увеличивается 1!!!::: Изменение длительности импульса П приводит к изменению времеви ~!;::;.вклуаченного состояния силового транзисторного ключа и, следовательно, ;!~я пропорциональному изменению выходного напряжения. Таким образом, ';)св регулируемом ШИМ-инверторе обеспечивается стабилизация выходнш о ' ';! напряжения. Импульсные стабилизаторы папряжеиия. Схслю колилсаюм/его импульсного -' сслкабылизааюра приведена на рис. 32З а. В этой схеме используется накопительная ;:-Ввдуктивность (дроссель) Ь, включенная последовательно с нагрузкой /с„.
Для г:х.. ~:,":еглаживапику пульсаций в нагрузке параллельно ей включен конденсатор фильтра к.,!:,ф;„. Клкучевой транзистор ЪгТ включен между источником питания Е„и накопил ч -;-'-!,'тельной индуктивностью Ь. Схема управления включает или выключает транзис.", 'тор в зависимости от значения напряжения на нагрузке 0/,.
При размыканни !:""транзисторного ключа р'Т ток индуктивьюстн Ь протекает через диод ~Р. Вклуо- ~'"чсевие в схему диода кгР обеспечивает непрерывность тока в индуктивности Ь и !;;.:кисклуочает появление опасных выбросов напряжения на транзисторе )<Т в момент г; коммутации На рис 32.36 приведена зквивалептная схема замещения, в которой ключе- Г':вой транзистор р'Т и диод кгР заменены перекидным юлочом 5.
При поступлении ~~,улравляуоп)его сигнала на базу транзистора Ъ'Т юпоч 5 устанавливается в положе-":;;:;Лис )„а црн отсутствии управляуоуцего сигнала ключ 5 устанавливается в положе/':;.',"лйе 2; обеспечивая непрерывность тока в дросселе Ь. В зависимости от значения у:,пйраметроа схемы возможны два режима работы: !) непрерывного и 2) прорыли,;::::! стого тока в дросселе. 35) Раздея 7. Источники злект опитания злект сивых ст йств ит б) у л н в) г) и 2 3 Ет, о Е,-О.~ 1 — ~ Т Е Рис )з) Схема зоннжаюн»его имнуявсного сзао»снззатора Еа), еюо зявнваяензная схема ЕЕ»), графини тока н нзиряження в лросссяе в режиме ненрермвного тона Ев) н прерывистого тояг» Ег) Ргхссмотрим вначале резким егепрееевевееозо елрка в дросселе А. Для обеспехеенезя.""г режима непрерывного тока в дросселе его индуктивное~в должна выбираться ло.; формуле 132.2) При уменьшении ипдукгивности дросселя относительно значения. определен-.
ного по формуле 132.!), происходит переход в резясин ирерынигтио тока в нем. »Рораеа гока в дросселе в этом режиме приведена на рис.32.3г Котла ток У.„,сз ТК„11 — у))2, 132.1) -:, При включении транзистора УТ ключ о устанавливается в положение1 в вдросселе 2. начинает возрастать еок, постигая своего максимального значения' "з к моменту выключения траееэз»стара УТ. Накопление энергии в дросселе 2. и кол. денев еоре фильтра С», гериводит к небольшому увеличению напряжения на нагруз- '!1 ке (рис.
32.3 я). По сигналу„поступившему от схемы управления. транзистор УТ запирается, а, диод Р2) отпирается, что соответствует переводу ключа Б в положение 2. Энергия, накоплсшеая в дросселе Е., и конденсаторе С . начинает расходоваться в нагрузке и ток дросселя начинает уменьшаться по линейному закону. Этот спад продолжа-. ется вшють до нового отпирания гранзистори УТ. Напрязкение на дросселе в период накопления энергии равно 1Е,,— 1)„). В момент коммутации дросселя ключом о напряжение на нем скачком принимает зпа- ..:~ чение -Е,ея. Полный перепад напряжения на дросселе, таким образом, равен Е„ Напряжение на нагрузке пропорционально коэффициенту заполнения Яла<нл.<2.
Имп льсныс источники элект опьгхання в дросселе спалает до нулевого значения, диод )к<3 запирается, а сигнал отпирания ;:. транзистора ИТ еше не поступил, поэтому ключ Б на эквивалент.пой схеме оказы, вается не подключенным к контактам 1 или 2, а находится как бы между ними. , При этом напряжение на дросссле и ток в нем некоторое время равны нулю. . Втаком режиме ухудшается использование ключевого транзистора, возрастает , требуемая емкость конденсатора фильтра, увеличиваются пульсации тока в дросселе и в нагрузке.
Схема <<ольвии<оп<его иь<п)ль<'ного птабитизитори приведена на рис. 32.4 п В этой схеме дроссель включен последовательно с источником питанля Е„, а диод кт) последовательно с нагрузкой. Эквиваленп<ая схема замещения приведена на рис 32.4 6 При включении транзистора ИТ ключ $ переводится в положение 1 и дроссель Е подключается непосредственно к источнику' питания Е„. Ток в дросселе =. начинает линейно нарастать, пока нз схемы управления не поступит сигнал ла ;:.: зппирание транзистора ИТ После запирания тралзисгора Ъ'Т избыточная энергия, накопленная в дроссе:: ле Л, через открь<тый диод Р2) поступает в нагрузку. лодзаряжая конденсатор -' фильтра Сь Этому режиму соответствует переключение ключа Я в положение 2, ,', при котором напряжение на дросселе складывается с напряжением источника питания, в результате чего конденсатор фильтра Сь заряжается до напряжения .: 1<,,>Е„.
Формы тока и напряжения на дросселе Ь приведены нв рис. 32.4 я. Пол:,'-; лый перепад напряжения на дросселе равен <б<к-2Е„). Схема м<глст<тир) юи<йго импульсного стабилизатора приведена на рис. 32.5и. В этой схеме последовательно с источником питания Е„включен транзистор ИТ, ;,',. а диод <г<) включен последователыю с нагрузкой Р„.
Эквивалентная схема инвер;; тнруюшего стабилизатора напряжения приведена на рис. 32.56. в) пь Е„, О <.<„-Е„ О рнс. ЗК4. Схсма повьппаюглсго нмпульспого стайяпяаатора (а), ого эквнвалснтная схема <й) н графнкн напряжсння н тока в Лроссслс <в) 3 Раздел 2 Источники злект опитания эпект онных ст ойств а) б) ! Е2 (гТ в) Е„ 0 зс 0 Рис. )25 Схема инвертиру~оиего импульсного стабилизатора напряжения (а), его эквивалентная схема (б) и графихи напряжения и тока в дросселе (в) и„ и'-' = у(1-и) где пжг,/А„— отношение сопротивления дросселя г, к сопротивлению нагрузки )(в Очевидно, что для стабилизатора понижающего типа зта характеристика линейпа, а ее наклон зависит от отношения активных сопротивлений дросх:еля и -" нагрузки. Напряжение на нагрузке в таком стабилизаторе не может быть больше напряжения питания, а линейность регулировочпой характеристики улучшает условия его устойчивой работы. Регулировочпая характеристика понижающего '.
стабилизатора при ож0 и 0,5 приведена на рис. 32.ба. 354 При включенном транзисторе ИТ ключ Я установлен в положение 1, в результате чего дроссель Е подключается непосредственно к источнику питания Е„и ток в нем начинает линейно нарастать (рис. 32.5е). Рост тока ' '::. происходит до тех пор, пока не поступит сигнал из схемы управления на ':: запирание транзистора ЧТ. При этом на эквивалентной схеме переключатель Я '.:-' установится в положение 2 и дроссель Е подключится параллельно нагрузке и конденсатору фильтра Се. Поскольку ток в дросселе после коммутации транзистора (хТ не меняет своего направления, то полярность напряжения на.
нагрузке будет обратна полярности источника питания, т. е. происходит инверсия полярности. Регулировочные характеристики импульсных стабилизаторов зюказывшот зависимость относительного выходного напряжения стабилизатора от коэффициента заполнения импульсов Ю„(Е„=~(у). Для понижающего стабилизатора напряжения регулировочная характеристика в соответствии с формулой (32.2). имеет вид; Лекция 32.. Имп льсные источники элскт опнтанил б) 17„/Е„ 4 0,01 0„75 0,05 0,5 0,5 0,25 0 0.25 0,5 0,75 1,0 0 0,25 0,5 0,75 1,0 ) (7 /Е. 3 0 0,25 0,5 0,75 1,0 '.
Рнс. 32.6, Рсгулировонныс характеристики нылульсных стабилизаторов: понижанвлсго (в), ловы- глакнлего (б) и инвертнруинлего (в) Регулировочная характеристика повышающего стабилизатора определяется уравнением (32.4) — (1),УЕ„) =у((1-7) (32. 5) Очевидно, что такой стабилизатор может работать как с повышением, так и :с понижением выходного напряжения (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
