Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 71
Текст из файла (страница 71)
32.ба). где а=г,/Ал, гс — сопротивление дросселя, ń—. сопротивление нагрузки. В идеальном случае при о=О регулировочная характеристика определяется : формулой 1)/Ел=(1-у) ', и прн 7 1 она устремляется в бесконечность. При нали; чни потерь в дросселе (а также в диоде и транзисторе) на регулировочной характеристике будет экстремум, значение которого сильно зависит от значения о, как показано на рис. 32.6 б. Регулировочная характеристика инвертирующего стабилизатора без учета потерь в элементах схемы (т.
е. при ил=О) определяется выражением Раздел?. Источники злект опнтання злект оннмх ст ойств Однотактиые трансформаторные преобразователи по принципу действия делят.,' па обратноходовые и прямоходовые, которые по способу возбуждения можно '', разделить на автоколебательные (с самовозбуждением) и с задающим генератором ':,'.' (с внешним возбуждением). В автоколебательных однотактных преобразователях." наибольшее распространение получили схемы с трансформаторной обратной свяк:,".
зыо, так называемые блокинг-генераторы. Автоколебательлеий блокицг-генератор — это релаксацнонный генератор им- —: пульсов, содержащий однокаскадный усилитель с импульсным трансформатором в цепи положительной обратной связи. Блокинг-генератор можез быть построен, е па любом типе транзистора (и даже на электронной лампе).
Схема автоколеба-.!~ тельного блокинг-генератора приведена на рис. 32.7гс В этой схеме транзистор ИТ работаю в режиме ключа с импульсами управле. ния, снимаемыми со специальной обмотки и, трансформатора Т,. Базовая обмотс,'-'~'-' ка и, трансформатора имеет индуктивную связь с коллекторной обмоткой ж, Полярности этих обмоток должны быль выбраны таким образом, чтобы обеспе- "' чить положительную обратную связь. На рнс. 37.7а однополярные концы об- -'!.;", моток обозначены точками. К выходной обмотке ж, подключается нагрузка блокннг-генератора. Поскольку напряжение на выходной обмотке ж„имеет форму -"') разнополярных импульсов, то для получения на нагрузке постоянного напряженна используется однополупериодный диодный выпрямитель с емкостным фильтром. О „Я„~)и„~ — У, „.
О О и,, О Ня О Рис. 32 7. Сиена олокииг-сеиератора (а) и срафики яаков и иаоряжеииа в иеи (а) Лекция 32 Импульсные источники алект опитания В зависимосзи от соотношения полярности выходной обмотки и вьшрямительиого диода такая схема может работать или как прямоходовая, или как обратноходовая. Рассмотрим вначале работу блокинг-генератора без выпрямительного диода в цепи нагрузки. При включении питания начинается заряд конденсатора С, включенного в цепь базовой обмотки ьяа, через сопротивление А от источника питания с напряженнем Е, Когда напряжение на конденсаторе С достигнет значения, при котором отпирается транзистор кТ, начинается формирование импульса, При этом за счет положительной обратной связи в базе транзистора ИТ формиру' ' ется импульс тока базы, который вводит транзистор в насьпцеиие.
Ток базы может быть таким большим, что транзистор оказывается в состоянии глубокого насыщения. Поскольку импульс напряжения, снимаемый с базовой обмотки, приложен плюсом к базе, то конденсатор за время насыщенного состояния транзистора КТ заряжается до некоторого отрицательного напряжения. Процесс заряда конденсатора показан на графиках рис. 32.7 б. При этом сопротивление Еа в цепи '. базы ограничивает ток базы насыщенного транзистора ИТ. На время формирования импульса насьпценный транзистор можно заменить перемычкой, и в результате схема замещения примет вид, показанный па рис. 32.8а. Приводя нагрузки обмоток же и м„к коллекторной обмотке и„, по.
лучим приведенную схему замещения, изображенную на рис. 32.8б. На этой схеме : замещения введены следующие обозначения: с'„- — ток намагничивания трансформатора, Е -- ток коллектора транзистора ИТ, (,", — приведенный ток : нагрузки, ~;. — - приведенный ток базы, У., -- индуктивность намагничивания Пользуясь схемой, изображенной на рис. 32.86, найдем ток намапшчивания трансформатора Трл ~с'='Г -~„',-~„'мЬЧЕ,„Сбоев — Е„Д (32. 6) где ~„'мЕ,-,/Я;,. -- приведенный ток нагрузки, с;мЕа/Я„-' — приведенный ток базы, ,к;,мй',,/п;, — приведенное сопрсчивление нагрузки, Рч",= Р.„/леа -- приведенное сопротивление базы. ляпис/ма — коэффициент трансформации базовой обмотки, на = к/и „вЂ” коэффициент трансформации пагрузочной обмотки, в,, жа, л„— число витков коллекторной, базовой и нагрузочной обмоток соответственно.
+Ея б) Рас. Зт.а Схема аамссаскяя Плоккаг Ан ратора ка время формароаааяя кмлуяьса (а) к се приееяеааая схема аамесаслия (6) Разд«1 7. Источники элекг опитання элект онных ат ойств Как следует из уравнения (32.6), ток намагничивания линейно растет во вр*:, мени, а токи базы и нагрузки остаются неизменными. В результате при резиствв-', ной нагрузке ток коллектора транзистора содержит ступенчатую составля1оы~у1с;.' (~'„+~;) и линейно нарастающую ья.
При нарастании тока коллектора ток базы:.' остается неизменным, поэтому коэффициент насыщения транзистора постепенно .! ум1еньшается. При выполнении равенства ~„=Вг'„транзистор выходит из насъпцения и переходит в линейный (т. е, усилительный) режим. В результате за счет положительной обратной связи происходит регенеративный процесс, в результате ',', которого транзистор оказывается заперть1м. Длительность импульса, генерируемого во время насыщенного состояпяя '::. транзистора, определим из уравнения (32.6), положив ~,=В~;: 7 = 4-"-'-'.;-"-'-'-;,) (32.7) После окончания импульса начинается перезаряд емкости С через сопротивление А, пока транзистор МТ пе войдет вначале в линейный режим, а затем — в состояние насыщения.
Далее процесс генерации импульсов повторяется. Длительность паузы между импульсами определяется постоянной времеви базовой цепи и напряжением питания Е„и может быть рассчитана по формуле: ~„=ЛС)п~)+-, "~)--ЛС ',---. (32.8) Период повторения колебаний блокинг-генератора равен Т=г,+й„а частота колебаний «г= 7 '. Сопротивление Я выбирают из условия необходимой темперм,. турпой стабилизации длительности паузы по формуле Е, Е ~1с!~о' (32.9) Обротлоходовой преобразователь с автоколебательным блокинг-генератором приведен на рис.
32.9а. В этой схеме процесс переноса энергии в нагрузку разделен на два этапа На первом этапе, когда транзистор ИТ находится в насыщенном состоянии, происходит процесс накопления энергии в трансформаторе. В это время нагрузка отключена от обмотки ж„при помощи диода О. Так как базовая цепь представляет очень малую нагрузку, то можно считать, что на этом этапе коллекторный ток транзистора равен току намагничивания: ь, 1„=!,=й г и растет линейно во времени. При г=г„ ток коллектора достигает максимального значения У.,„ и начинается второй этап, на котором транзистор выходит из насыщения. Ток базы при этом будет равен 1~=Е„и,~й,-.
В резулыате регенеративного процесса транзистор «'Т запирается и на обмотке ж„ меняется полярность напряжения, что приводит к отпиранию диода О, и энергия, накопленная в трансформаторе, поступает в на-, грузку. 358 Лекция 32. Импульсные источники элект олнтания б) ц Тр . 1) бl Е,+;,к о Т г г,=г, о и Рис. 3г.а Обратиокоиовой лреобрыователь с автоколебатыьиым блокииг-гелер:порги 1а) и графики гсгков и иалряжеиия в ием (б) Графики токов и напряжения в схеме приведены на рис. 32.9 б. Напряжение иа насыщенном транзисторе равно Уа„.„„., а на запертом— (32.1О) и,о=Ее+и„Ъ,, :. где 11„/л„- напряжение на коллекторной обмотке на втором этапе.
Выходное напряжение можно определить по формуле (32. 11) гг„= Е,и„у~(\ -у). Для стабилизации выхозщого напряжения, как следует из формулы (32.11), .', требуется изменять коэффициент заполнения у при изменении напряжения на на. грузке. Для этого в схему преобразователя вводится цепь отрицательной обрат. ной связи, которая регулирует время включенного состояния гранзистора ИТ (на " ,схеме рис. 32.9 ее нет).
Длухгпаклгггьгй авласколебательггыгт генератор с индуктивной обратной связью :., и насыщающимся сердечником (геперилгор Ровера) выполнен по схеме, изображен- . ной на рис. 32.10 а. В этом генераторе транзисторы ИТ1 и И72 попеременно нахо.', дятся в состоянии насыщения и отсечки. Поскольку в состояниях насыщения и ;,отсечки транзисторы теряют управление по базе, то для перевода насыщенного .;.транзистора в режим отсечки необходимо вначале перевести транзистор в линей" ный режим, чтобы восстановилась положительная обратная связь. После вос':: становления положительной обратной связи возникает регенеративный процесс, в результате которого транзисторы переходят в другое состояние.
Гранина между областями насыщения и линейного режима определяется., так а.;же как в блокинг-генераторе, равенством 1 =В1,. Рассасывание неосновных носи.' телей в базе происходит при увеличении тока коллектора до значения 1.„„,=В1,. , Элементом, который в генераторе Ройера приводит к резкому росту тока коллек':, ,тора, является насыщающийся сердечник. 11ри насыщении сердечника ток намаг- .ничивания резко увеличивается и, следовательно, увеличивается ток коллектора : транзистора.
Когда ток коллектора достигнет значения 1„ла„транзистор выйдет Роэдея 7 Источники элект огытания элект онных ст ойстя б)  — — +В„ я.(1 Рис. З2.10 Схеиа геиерагора Рокера (а) и графики изиеяеяия кокса я яалряягеиггя а иеи гб1 иэ насыщения и начнется регенеративный процесс, который сопровождаешься сменой полярности выходного напряжения. Для определения частоты колебаний генератора Ройера найдем вначале время перемагничивании сердечника трансформатора под действием напряжения Ея, Скорость изменения магнитной индукции определяется выражением г1В ВФ 1 ń— 1.'„„, гл Сг Вя Всйг (32.12) ГдЕ 5 — - ПЛОщадЬ СЕЧЕПИя СЕрдЕЧНИКа траиефОрМатОра, (1.я -- НанряжЕПИЕ ПаСЫщсния, и — — число витков первичной (коллекторной) обмотки. За вРемЯ пеРемагничиваниЯ 1я индУкциЯ изменетсЯ от -В, до +В,, поэтомУ г1В Еду =2В Графики изменения индукции в сердечнике, а также токов и напряжений н генераторе Ройера приведены на рис.
32.!Об. Из этих графиков видно, что время перемагничивания занимает почти половину периода колебаний, т. е. гВ,Вя, ся = т~2 =,--'-, -;''. (32.13) Таким образом, частота колебаний генератора Ройера может быть определена но формуле 4В,Ыя ~ у= т-'=- —,=. т. е. она зависи~ от напряжения питания Е„и параметров трансформатора В,, Я. жи Лехмана 33 Инте алыпае мнк схемы явления импульсными источниками элен спутанна Сопротивления К, и Я, необходимы для обеспечения запуска генерапэра и ограничения тока базы. Наличие значительных выбросов коллекторных токов приводит к необходимости завышения предельной мощности используемых транзисторов, а насыщение магнитопровода связано с ростом потерь на перемагничивание. Все эти недостатки генератора Ройера ограничивают его применение в высокочастотных преобразователях импульсных источников гитания.
Рассмотренные автоколебательные преобразователи находят ограниченное применение в импульсных источниках питания. Блокинг-генераторы применяются в дешевых источниках питания малой мощности (до 100Вт). Они имеют минимальное число силовых элементов, однако выходное напряжение имеет несиммегричную форму, подмагпнчивается трансформатор и плохо используется силовой транзистор. Генераторы Ройера могут обеспечить более высокую выходную мощность (до ЗООВт), однако в них сложно обеспечить стабилизацию выходного напряжения. в Лекция ЗЭ. Интегральные микросхемы управления импульсными источниками электропитания Виды микросхем для импульсных источников питания.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
