Иванов-Циганов А.И. - Электротехнические устройства радиосистем (1979) (563351), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Поэтому часто коммутационные потери, получающиеся при запирании транзистора, не учитывают, а считают мощность, рассеиваемую транзистором, равной сумме мощностей потерь в насыщенном и запертом состояниях, а также коммутационных потерь при отпирании. При выборе установочной мощности транзистора вводят некоторый запас, который перекрывает неучтенные по~ври мо1цности. Похожие результаты получаются и при подсчете мощности, выделяемой в силовых транзисторах других схем преобразователей и инверторов.
Для сравнения схем по мощности, выделяющейся в транзисторе силовой цепи, выражению (13.54) можно придать следующий вид: (13. 56) где коэффициент 1г„„„учитывает особенности схем в отношении коммутационных потерь мощности в транзисторе. Для рассмотренной схемы усилителя мощности, работающего на выпрямитель с нагрузкой, начинающейся с емкости, комм 0 бйф (Тр т+Тр д) 1тт (!3.57) Для других схем преобразователей и инверторов, упоминаемых в даннол1 разделе, значения коэффициентов 1ге,„, приведены в' табл.
13,1. Сравнение схем инверторов по коммутационным потерям мощности в силовых транзисторах показывает заметное их уменьшение при включении элементов, ускоряющих коммутацию (77а и С на рис. 13.18) или предотвращающих насыщение силового трансформатора (промежуточный трансформатор на рис. 13.13). В ннверторах, стоящих в преобразователе, коммутационные потери в силовых транзисторах оказываются несколько меньшимп при нагрузке выпрямителя, начинающейся с емкости, чем при нагрузке, начинающейся с индуктнвности.
К. п. д, силовых трансфорлтаторов преобразователей и инверторов достигают 85 — 90ого при мощности порядка 10 Вт н 95охо пря мощности 100 Вт. Потери в силовом трансформаторе люжио снизить повышением частоты переключения инвертора. При этом удельные потери в сердечнике трансформатора возрастают, ио они растут медленнее, чем вес сердечника. Поэтому к п..д. трансформатора повышается.
Однако коммутационные потери в транзисторах инвертора и диодах выпря- 276 мителя с ростом частоты коммутации повышаются. Такили образом, для каждого преобразователя существует оптимальная частота коммутации, при которой к. п. д, становится максимальным. Значение этой частоты зависит от параметров элементов, входящих в преобразователь, При проектировании преобразователей после выбора элементов схемы всегда следует определять и частоту переключений.
Таблица 13.1 Значение коэффициентов коммутационных потерь мощности в силовых транзисторах инверторов и преобразователей ддомм Схема Инвертор с пасыщающимсн трансформатором (рис. 13.4) Инвертор с насыщающнмса трансформатором н дополннтельнымн резисторами (рнс. 13.18) Инвертор с псрекл1очающнм тра1юформатором (ркс, !8.2!) Усилитель мощд1остн (рнс. 13.5,а) Инвертор с насьпцающнмсл трансформатором в преобразователе (рнс. 13,23,а) Инвертар с насыщающимсп трансформатором н дополннтельнымн конденсаторами в преобразователе (рнс. 13.18) Уснл атель мощности в преобразователе(рнс.
13.! 1,а) 0,45 0,5+ !гн, =0! (!+да) 0,5 0,5 ("с — 7'р.л)д те 7 с Усилитель мо1цностн в преобразователе (рнс.!3.11,а без конденсатора С, в фильтре) 0,25дф( 2( Р' ) + тт — 27'рд ~ + тт — 7 р.д К. п. д. преобразователя в целом подсчитывают как произведение трех частных к. п. д.: инвертора — т)„; трансформатора — Ч,; выпрями тел я — 11,: Ч = ЧИЧТЧе (13.58) В этих формулах обозначено: Рм — мощность, выделяющаяся в на- грузке преобразователя; Р, — мощность потерь в диодах выпрями- теля; Р, — мощность потерь в сердечнике трансформатора: Є— 277 "!астные коэффициенты полезного действия звеньев преобразователя в соответствии их определениям равны: Рм+ Рд+ Р, + Рм для инвертора т)м — . ',', (13.59) Рм+Р +Р,+Р„+Рхр+Р с для трансформатора Ч, = (13.
60) е+ д+ с м для выпрялп!теля т), = Р„ (3 ). 1 .61 д+ Рд ъошность потерь в обмотках трансформатора; Р' — мощность потерь во всех транзисторах иивертора; Є— мощность потерь во вспомогательных цепях преобразователя, таких, как цепи возбуждения, цепи смещения и"г. д. Правильный выбор элементов схемы преобразователя, режимов нх работы позволяет достичь довольно высоких значений к. п. д.
У современных преобразователей он получается от 80 до 90%. шими элементами, не охваченными обратной связью, являются иивертор, силовой трансформатор и выпрямители со своими фильтрами. Поэтому выходной стабилизатор включают иногда и в ту выходную цепь, ток которой меняется сильно или имеет импульсный характер. Иначе, на выходные напряжения всех остальных каналов наложатся изменения, пропорциональные току этого канала. При импульс- в 13.8.
Структурные схемы вторичных источников питания с преобразователями напряжения Как уже отмечалось, применение преобразователя напряжения во вторичных источниках питания (ВИП) позволяет получить не только ряд необходимых вторичных напряжений из одного первичного, но и повысить стабильность вторичных напряжений в сравнении с первичным. Выходное напряжение существующих первичных источнш<ов электропитания в процессе эксплуатации меняется. У большинства из них колебания напряженна лежат в пределах :Е (1Π—: 20)%. допустимые колебания напряжения питания большинства радиоустройств почти иа порядок меньше и равны.+-(3 —: 5)%, а для отдельных каскадов, наиболее чувствительных к изменению напряжения питания, и того меньше, — всего .+-(О,1 —:- 0,5)%.
Отсюда вытекает необходимость стабилизации выходных напряжений ВИП. На рис. 13.21, а представлена структурная схема источника с централизованной стабилизацией выходных напряжений преобразователя. Здесь стабилизируется входное напряжение инвертора И с помоьцью входного стабилизатора ВхСт. На выходе выпрямителей преобразователя В, — В, получается вторичное напряжение, нестабильность которого допустима для большинства нагрузок. Фильтры выпрямителей ФВ, — ФВ~ обеспечивают требуемую степень фильтрации выходных напряжений. Если для некоторых нагрузок требуется напряжение питания с меньшей нестабильностью, чем та, которую обеспечивает входной стабилизатор ВхСгп, то в соответствующую выходную цепь включают дополнительный выходной стабилизатор ВыхСгп,.
На рис. 13.21, а такой дополнительный стабилизатор включен в цепь нагрузки, потребляющей ток !„, при напряжении (У„,. Г!оскольку цепь обратной связи Г(ОС получает сигнал ошибки со входа инвертора, то стабилизатор ВхСт поддерживает близким к эталонному напряжение на входе инвертора. Изменения тока нагрузки 1,п или Гм будут приводить к колебаниям выходных напряжений (У„, нли (У,и нз-за возрастания (или убывания) падений напряжения на диодах выпрямителей и транзисторах ннвертора, но стабилизатор ВхСгп на эти изменения реагировать ие будет. Конечно, имеется в виду, что выходное сопротивление самого стабилизатора очень мало. Таким образом, в данной структурной схеме стабилизированного преобразователя не удается получить малые нестабильности по всем выходам.
Помимо этого, в ней существует и некоторая завязка между всеми выходами нз-за общих для них элементов схемы. Такими об- ~иг гнг ~нг ~иг унт ~иБ и„,;Г„г гуно' чгг ~нг 1нг Ка ~нь Рис. !Згн ,ном токе такие изменения имеют вид серий затухающих колебаний, порождаемых передними и задними фронтами импульсов. В качестве входного стабилизатора можно применять как линейный, так н импульсный. В первом случае к. и, д. преобразователя будет ниже, но зато нет необходимости вклйчать фильтры Ф, и Ф,, защищающие первичную цепь и инвертор от импульсных помех,.создающихся в ключевом стабилизлторе.
Значительно лучше у линейного стабилизатора в сравнении с ключевым и качество переходного процесса. В рассмотренной структурной схеме входной стабилизатор пропускает через себя суммарную мощность всех нагрузок преобразователя. Из-за этого он получается относительно громоздким. Если входной стабилизатор построить по принципу вольтдобавки (рнс. 13.21, б), то конструкция ВИП получится более компактной. Улучшение весовых п габаритных показателей, получающееся при переходе к схеме с вольтдобавкой, зависит от величины нестабильности напряжения первичного источника Е„.
Если это напряжение меняется в два раза, то мощность вольтдобавочного устройства практически сравнивается с мощностью, отдаваемой преобразователем в нагрузку. В структурной схеме рис. 13.21, б вольтдобавочное напряжение Е, создается в специальном регулирующем устройстве РУ. Это напряжение, складываясь с напряжением первичного источника Е„, образует входное напряжение инвертора И.
Цепь обратной связи ЦОС регулирует величину вольтдобавочного напряжения таким образом, что напряжение, подводимое к инвертору, остается практически постоянным при колебаниях напряжения первичного источника Е„. Регулирующее устройство может быть запитано от первичного источника (линия 1). В этом случае оно является дополнительным регулируемым преобразователем. Если же регулирующее устройство запитывается от дополнительной обмотки трансформатора инвертора (штриховая линия 2), то оно должно быть регулируемым выпрямителем.
В зависимости от выбора элементной базы лучшие показатели могут получиться как у той, так и у другои схем, Возможна централизованная стабилизация выходного напряжения преобразователя и по структурной схеме рис. 13.21, в. В ней на цепь обратной связи ?(ОС подается напряжение с одного из выходов (?-го). Регулируемый инвертор РИ под действием сигнала обратной связи изменяет свое выходное напряжение таким образом, что напряжение на выходе 1-го выпрямителя получается стабильным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
