Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Рассмотрим теперь коммутационные потери в схеме выпрямителя с нагрузкой, которая начинается с индуктивности (рнс. 7.24, а). Коммутационные процессы в этой схеме начинаются не прн 7 = гь как в ранее рассмотренном выпрямителе, а несколько позже, при 162 сгг /ир с11 (1 1>)/(2Т и)) с, =/„р(1 — 1,)/(2Т,„).
(7.84) (7.85) С уменьшением тока диода с'„начинается процесс рассасывания неосновных носителей заряда в его базе. В течение этого времени выпрямленное напряжение е, н падение напряжения на обоих диодах близко к нул>о, а токи диодов достигают значений / для Д, и / + для Дг. Из-за того что уменьшение тока с'„происходит в два раза медленнее, чем тока с'„процесс рассасывания в данной схел>е длится дольше, чем в схеме с нагрузкой, начинающейся с емкости.
1бз 7, = 7, + 0,5Т,~,. В этот момент открывается ранее запертый диод Д,. Связано это с тем, что дроссель фильтра имеет достаточно большую ццдуктцвность Е и его ток в течение всего времени коммутации остается постоянным. Поэтому уменьшение напряжения е„, начинающееся при 7 = 1„ не приводит к уменьшению тока, протекающего через открытый ранее диод Д„и условия работы генератора выпрямляемого переменного цапряжецця не меняются. Он остается, как и при 1 ( г„генераторолс напряжения.
Следовательно, напряжение на верхней полуобмотке е„ уменьшается, .как и на холостом ходу, по линейному закону е„= = Е, (! — 2(1 — Я/Т );а выпрямленное напря>кение е, следует за ним, оставаясь меньше на (/ир (рис. 7.24, б). При 1= (л с, (,сгс напра>кение е, достигает значе- Ь ния 0,5(/„р и диод Д, окажется под нулевым напряжением. Будем считать, что отпирается ~Л диод достаточно быстро, поэтому ~„„ прн 1) 1, он уже открыт. Два открытых диода Д, ц Д, ггс с' г>с гг е, замыкаю> накоротко вторичную обмотку трансформатора, и это приводит к изменению режима с работы источника выпрямляе- г мого напряжения, который при рсс т.
1) 1, становится источником 6 тока, причем его ток уменьшается по линейному закону: егг с, = а/„„[1 — (1 — (>У Т,„). (7.83) е) Токи диодов можно опреде- Рис. 7.24 лить из следующих условий. Во-первых, нх разность, пересчитанная в первичную обмотку, должЪа давать ток с„а во-вторых, их сумма равна току дросселя ср = /о. Отсюда легко получить: Используя (7.65) и (7.66), Тр, '2,08~/ Т,'„г, 1 ~1„р(1,04)/т,/Т, — 1) и 1, 1,04 Ттт,/Т„и для рассматриваемой схемы получим; и Тр д 0 8!т +2 4Тол (7 86) 1ж /„р (0,2+ 0,155т,/Т,„), (7,87) /„.ь 1„(1,2+ 0,155 с,/Т,„). (7,88) Левый столбец формул справедлив при т, ) 14Тдю а правый — при т, д, 14Тдю Несмотря на большее время рассасывания, максимум обратного тока через диод получился меньше, чем в пйедыдущем случае. Однако максимум отрицательного тока 1', источника 1, в рассматриваемой схеме больше, так как за большее время рассасывания он успевает достичь больших величин. После окончания этапа рассасывания не.
основных носителей заряда в базе диода источник вьшрямляемого напряжения вновь становится источником напряжения и напряжение е„линейно нарастает до Е,, а выпрямленное напряжение са от нуля до Е,„, — (1вр (рис. 7.24, б). Обратное напряжение на диодах при их запирании в данном случае увеличивается быстрее, чем в ранее рассмотренной схеме. Оно достигает своего максимального значения 2Е, за время Тф — — 0,5, а не Т, — Тр,.
Поэтому и мощность, выделяющаяся в диоде из-за потерь при запйрании, должна бы быть заметно. больше, чем дается в (7.75). Однако из-за меньшего значения самого обратного тока коммутационные потери мощности в такой схеме выпрямителя разнятся с (7.75) не столь уж резко и при приближенных подсчетах можно пользоваться этим выражением. Импульсные пульсации на выходе фильтра выпрямителя с нагрузкой, начинающейся с индуктивности, можно определить по (7.79), если положить А(/с = Е,„и т, = 0,5Тф — Трл Пульсации из-за асимметрии в обеих схемах проявляются одинаково, поэтому (7.81) верна и для данной схемы.
Сравнивая коммутационные процессы в выпрямителе с нагрузкой, начинающейся с емкости и индуктивности, необходимо отметить следующие моменты. В первой из схем запирание диодов происходит форсированно, так как через них разряжается выходной конденсатор выпрямителя. Во второй схеме запирание диода происходит более медленно, так как дроссель фильтра стремится поддержать прямой ток через запираемый диод. Помимо этого, во второй схеме возникает кратковременное короткое замыкание вторичной обмотки трансформатора, приводящее к появлению нулевой паузы в выпрямленном напряжении сш Ллительность этой паузы равна Тр,. Поскольку результаты сравнения не в пользу схемы выпрямителя с нагрузкой, начинающейся с индуктивности,.такая схема применяется при высокочастотном источнике реже, чем схема с нагрузкой, начинающейся с емкости.
Только при регулировке выходного напряжения путем изменения длительности паузы между выпрямляемыми импульсами схема с индуктивностью приобретает преимущества перед схемой с емкостью. 164 й ЧЯ. Пример расчета Задание. Требуется рассчитать выпрямитель, создающий на нагрузке 20 Ом напряжение 20 В. Пульсации выпрямленного напряжения не более 0,05 В. Переменное напряжение имеет трапециевидную форму с периодом 2Т = = 100 мкс и длительностью фронтов Тф = 2 мкс.
Время спала тока источника Т,„0,065 мкс, а его г, = 1 Ом. Выбор схемы и вентйлей. Источник выпрямляемого напряжения высокочастотный (/ = !/2 Т = !О кгц), поэтому, воспользовавшись рсколдендациями 4 7,9, выбираем двухфазную схему со средней точкой (основную схему), с нагрузкой, начина. ющейся с емкости, Поснольку ток нагрузки выпрямителя равен /, = Е,/Кн = = 20/20 = ! А, то диоды выпрямителя должны иметь допустимый выпрямленный ток не менее 0,5 А, а допустимый прямой ток 1 А.
Обратвое напряжение, действующее на вентилях основной схемы, в два раза превышает выпрямленное, поэтому допустимое обратное напряжение должно быть больше 2 эс 20 = 40 В, Выбираем диод 2/(204В, у которого допустимый прямой ток 1 А, допустимое обРатное напРЯжение 50 В, поРог выпРЯмлениа Е„,р = 1,! В, ДиффеРенциальное сопротивление г, = О,З Ом, постоянная времени тд = 1 мкс. Р а с ч е т. 1 Определим время рассасывания неосаовных носителей заряда в 'базе диода. Поскольку тд/Тд„= 1/0,065 = !5,4, больше семи, то применяем (7.65): Тр д=1,314г Тонг =1,3! )г 1.0065 =023 мкс. 2. Определим необходимую амплитуду нсточпнхв выпрямляемого напряжения Е, .
Согласно (7.70) имеем Е,д,— — Ео+!/др+/огн — — 20+1,!+О,З 1+! 1=22,4 В Уточненное значение обратного напряжения на диоде будет равно 44,8 В. 3. Найдем максимум обратного тока через диод по (7.67): /т-=/кр (Тр.д/Тдд — !)=1(0 23/О 065 — !)=2 5 А.
4 НаЙдем мощ ть коммутацио ных потерь в каждо диоде выпрямителя по (7.75): / — з(т, — т )/, Рл комм=0,125/ Е" т (т — т ),'! — е Ф рл =0,125 2,5 42,8 (! — е ~~)=0,147 Вт. 5, Найдем полную мощность, теряющуюся в диоде, по (7.58) и (7.75); Рд=/|дрЕпор (Т 7Е)/(27)+гв/в+/ д «омм= 1 1,1 48/100+0,3 0,7'+0,147=0,83 Вт. Действуюп!ее значение тока /„= 0,7 А найдено по (7.57) (/7 (б/Т) = 1). 6 Определим емкость выходного конденсатора выпрямителя при условии получения на нем перепада напряжения Ь(/с, равного 0,05 В. Исходным будет в этом случае выражение (7.77): С=(ЬЯл+50н)/Ь(/с — — (2 5 10,23+0,5 1 (! — 0))в — 1 ° 0,23'/2 0,065-1-1 2)/0 05=68,5 мкФ, При этом постоянная времени процесса зарядки т будет равна (гв+ г,) С = = П + О,З) 68,5 = 90 мкс, а постоянная времени процесса разрядки /ЗнС = 20 м Х 88,5 = 1370 мкс.
Такая большая постоянная времени процесса заряда не позволит току вентиля достигать значения /д даже к концу каждого из полупериодов. Это завысит потери мощности в диодах, !"доддимо этого, большая постоянная времени процесса разрядки даже при сравнительао небольшой асимметрии обмоток (разница в Е, большая 0,05 В) приведет к заметному сокращению времени работы фазы с меньшей э. д. с. Напряжение на конденсаторе С не успеет к молденту ! = !д стать меньше 165 (рис, 7.25). Вентиль этой фазы откроется не в начале полупериода, а значи.
тельно позже, при г= й Все это неблагоприятно сказывается па показателях вы. прямнтеля. Пульсации па выходе выпрямителя должяы быть равными или боль. шими ЬЕсы что определяется (7.80). Пусть асимметрия переменного напряжения Ееиао,О! = 0,3 В. Для диода 2Д204В допустнлюе отклонение прямого падения напряжешш составляет 0,5 В Тогда согласно (7.80) получим ЬЕас=О 3+0 5=0 8 В. Импульсные пульсации 0,8 В на выходе выпрямителя получатся при величине емкости конденсатора С, равной 4,3 мкф.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
