Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 57
Текст из файла (страница 57)
13.12, а — ж), отличаются от рассмотренных тем, что на этапах рассасывания заряда и восстановления обратного сопротивления диодов все вентили выпрямителя открыты и напряжение на вторичной Первое из этих выражений используют для времени рассасывания в диоде (!3.23), а второе (13.24). В промежуточном случае, т. е. прн тд = 7т,У(2)гв + 1) оба последних выражения дают выброс обратного тока диода, равный 1,5 —: 2 от его прямого тока. У более инерционного диода максимальное звачение больше, а у менее инерционного— меньше. ' Таким образом; из-за инерционности транзисторов и диодов импульсы коллекторных токов отличаются по форме от прямоугольных, Значительные комлгутацсгоггггые всплески накладываются на передний и задний фронты (рис.
13.!1, в, г). Значения коммутационных выбросов получим,' подставив в (13.15) н У = (д в (13.13). Это дает обмотке равно нулю. Ток, трансформируемый во вторичные обмотки из первичных на этапе рассасывания неосновных носителей заряда в диодах, по-прежнему определяется выражением (13.21). Однако в данном случае это выражение определяет не ток запирающегося диода, а разность токов двух диодов, т, е. гдг — г,д = пгУдд [(2ггэ+1) е пп .— 2)сД.
5 (13.30) Сумма токов двух диодов дает ток, протекающий через дроссель фильтра, т. е. пгУдд. Определив из этих соотношений токи диодов, получим: 0,5пгУд„[(2Угв+1) е ' ~" — 2йф+!11 а) (13. 3! ) г„=0,5пгУ„д(2Угф+1)(! — е п~'д). (13.32) Скорость спадания тока запираюшегося диода Д, здесь в два раза меньше, чем в ранее рассмотренной схеме с выпрямителем, нагрузка которого начинается с емкости. Поэтому для времени рассасывания неосновных носителей заряда в диодах выпрямителя имеем Тр д 1,31 ~~.4т,'тдУ(2Угэ+ 1)' '(13.33) при тд) !4 т,/(2/гэ + 1) и Т д 0,3!тд+2,4т,У(2ггэ+1). (13.34) при тд ( 14 т,/(2йь + 1).
гд Выброс обратного тока диодов в данном случае меньше, чем при выпрямителе, работаюшем на нагрузку, начинающую- ' ся с емкости, и равен У, глУ„,[1,31 у'т (2Угэ+1)У(2т,) — 1[ (13.35) У У, =пгУ,д[0,16(2йф+1) т,Ут,+1,2~ (13.36) при соответствующих соотношениях скорости спада обратного тока и постоянной времени диода, После запирания ранее открытых диодов ггапря>кенне на выходе скачком меняет свою полярность, причем смена полярности сопрово. ждается возникновением затухающих высокочастотных колебаний.
Эти колебания получаются из-за перезаряда пндуктивпости рассеяния трансформатора, межвитковых емкостей и емкостей монтажа, паразит- 263 ных индуктивностей выводов деталей, монтажа и т. д. В мощных преобразователях они являются интенсивными источниками радиопомех, иногда нз-за этого приходится отказываться от применения схемы выпрямителей с нагрузкой, начинающейся с индуктивностп в преобразователе. Итогом рассмотрения процессов в преобразователе, содержащем инвертор с независимым возбуждением, является выяснение зависимости коммутационных процессов от параметров транзисторов и диодов, входящих в его схему.
Длительность интервалов рассасывания неосновных носителей заряда в транзисторах инвертора и диодах выпрямителя зависит, помимо всего прочего, от величины фактического коэффициента насыщения транзистора и, следовательно, от значения 11 конкретного экземпляра транзистора. От длительности интервалов рассасывания зависят и значения выбросов токов транзисторов и диодов. Из-за большого разброса коэффициентов р у транзисторов инвертора в схеме преобразователя может возникнуть значительная асили л1етрия, что приводит к псов и~г (г.р стоянному подмагничиванию сердечника трансформатора.
гд, Особенно заметной она станосвг вится при высоких частотах генерируемого инвертором ната т пряжения. Связано это с тем, Рис. !3.13 что из-за малой длительности периода коммутационный процесс занимает заметную его часть, а асимметричны в схеме именно коммутационные процессы. Насьпцеиие трансформатора приводит к резкому возрастанию коллекторных токов транзисторов и выходу их из строя. Значительно повышаются при высоких частотах и требования к симметрии обмоток трансформатора преобразователя.
Особенно это относится к преобразователю с выпрямителем, нагрузка которого начинается с емкости. Если напрянсения, снимаемые со вторичных полуобмоток трансформатора (и„ н и,э на рис. 13.13), неодинаковы, то отпирание второго диода произойдет не в начале полупериода, а значительно позже при 1 = 1.„„когда снижающееся напряжение на выходном конденсаторе станет равным Уи,„с — (У,р. Различная длительность импульсов токов диодов приводит также к возникновению постоянного подмагничиваиия трансформатора.
Уменьшение емкости выходного конденсатора снижает подмагннчиваиие трансформатора из-за асимметрии обмоток, а для симметрирования коммутациоипых процессов иногда приходится в схему вводить дополнительные элементы илн специально подбирать транзисторы с равным (). Таким образом, становится ясно, что избавиться от выбросов в импульсах коллекторных токов транзисторов инвертора с независимым возбуждением можно только одним способом — задержкой открывания одного из транзисторов до момента закрывания другого. Это условие 264 выполняется, если транзисторами ннвертора управляют несимметричными .импульсами или импульсами с нулевой паузой.
Оба способа сопряжены со схемными трудностями прн создании возбудителя н ие дают хороших результатов при изменяющейся нагрузке инвертора. Время отключения зависит от величины тока коллектора транзистора, поэтому и величина паузы или задержки в открывании транзистора должна меняться с изменением тока нагрузки инвертора. Иногда для устранения сквозных токов в цепь базы транзисторов ннвертора включают специальные дроссели насыщения, приводящие к задержке включения транзистора (рис. 13.!4, а).
Но и в этом случае ъ.3~ Рис. 13.14 задериска получается постоянной. Свободна от подобных недостатков схема иивертора рис. 13.14, б. В ней напряжение, снимаемое с допол. нительных обмоток св, трансформатора инвертора, используется для задержки открывания транзисторов. Оно пе позволяет открыться транзистору до тех пор, пока не изменится на противоположную полярность выходного напряжения. Поэтому только после отключения транзистора одного из плеч включающее.
напряжение появляется на базе транзистора другого плеча. При отключении транзистора запирается диод, стоящий в схеме, и напряжение, снимаемое с дополнительных обмоток, не попадает на базу. В такой схеме инвертора импульсы коллекторного тока не имеют выбросов, а выходное напряжение — нулевых пауз. Коммутационные процессы в ней, по существу, отсутствуют. Другая схема с улучшенной коммутацией (рис. 13.14, в) содержит более простой трансформатор, но четыре дополнительных диода.
Диоды Д~ и Д, предохраняют силовые транзисторы от большого запи-. 265 раюшего напряжения на промежутках эмиттер — база. Диоды Ди и Д, ие дают транзисторам полностью открыться до тех пор, пока ранее работавший транзистор ие запрется. Так, если открыт транзистор Т„то к диоду Д, приложено совсем небольшое запирающее напряжение. Смена полярности напряжения возбу>кдеппя приведет к появлению на базе Т, положительного напряжения и отпиранию диода Д4.
Бблыпая часть управляющего напряжения из-за этого будет падать на резисторе, стоящем в базовой цепи Т,. После запирання Т, напряжение иа его коллекторе повышается и диод Д, запрется. Теперь транзистор Ти перейдет в состояние насыщения, $13.5. Самовозбуждающиесв инверторы Приведенная иа рис. 13.4 схема самовозбуждающегося инвертора обеспечивает получение переменного напряжения с хорошей формой, т.
е. с крутыми перепадами и малыми всплесками на плоской части импульса Называется она с х е м о' й с н а с ы ш а юш и м с я т р а н с ф о р м а т о р о м. Переключение транзисторов в пей происходит из-за насыщения сердечника трансформатора. Для получения крутых перепадов в выходном напряжении материал сердечника трансформатора должен иметь четко выраженное насыщение, большую магнитную проницаемость в неиз насыщенном состоянии.. В том случае, когда пнвертор применяется как возбудитель, его и4 основной нагрузкой являются сопроЯг тивления резисторов, стоящих в цс+ - т пях возбуждения транзисторов усилителя мощности. Рассмотрим процессы, происходящие в пнверторе при его работе на омическую нагрузку (рис. 13.16). Рис.
!3.!5 При подаче напряжения питания оба транзистора оказываются открытыми благодаря смещению, подаваемому на их базы с делителя напряжения (резисторы 1«, и Ли). Однако из-эа непдентичности транзисторов ток одного нз них будет больше тока другого. Разность токов двух транзисторов трансформируется в нагрузку, поэтому на обмотке лс,, а следовательно, и иа всех других обмотках трансформатора появляется напряжение с той полярностью, какую создает источник Е„, действуя через транзистор с большим током. Из-за этого па обмотках обратной связи 'получается напряжение, открывающее транзистор, имеющий больший ток, н он переходит в состояние насыщения, а транзистор с л>еньшиы током — в состояние отсечки. Этот процесс протекает лавинообразно. После насыщения одного нз транзисторов к соответствующей полу- обмотке трансформатора будет приложено почти все напряжение 266 первичного источника.
Индукция в сердечнике трансформатора станет нарастать линейно со скоростью дВ(д1=(В.— и,и)7(Вш,), . (13.37) где У„„— падение напряжения на насыщенном транзисторе. В инверторе начинается линейный процесс. Он продолжается до момента 7и, когда индукция в сердечнике дорастет до значения «— индукции насыщения. После этого сердечник перейдет в состояние машштного насыщения и в ипверторе начнется коммутационный процесс. Ток коллектора станет нарастать (рнс. 13,16, а — д) из-за увеличения тока намагничивания трансформатора. При этом степень насыщения транзистора падает.
Заряд неосновиых ~«г носителей в его базе уменьшается. В момент 1« коллекторный ток транзистора возрастает настолько, что последний выйдет из состояния насьпцения, падение напряжения на нем начнет расти. Это приведет к уменьшению напряжения на первичной полуобмотке трансформатора, положит начало этапу запирания ранее открытого транзистора. Транзистор запрется к моменту времени 7, (рис. 13.16, а). 77« При запирании транзистора сердечник трансформатора размагничивается, что приводит к появлению на обмотках послеимпульса с полярностью, противоположной той, которая была у существовавшего ранее напряжения. Это вызывает отпирание ранее запертого транзистора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
