Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Электропреобразовательные устройства РЭС

Схемы силовых цепей

импульсных стабилизаторов

Регулирующие транзисторы. По способу построения силовой части импульсные стабилизаторы постоянного напряжения, как показано на рис. 15.46—15.47, разделяются на три типа [16, 66,73, 123]:

  • • с последовательно включенными регулирующим элементом, дросселем и нагрузкой (см. рис. 15.46);
  • • дросселем, включенным последовательно с нагрузкой, и регулирующим элементом, подключенным параллельно нагрузке (см. рис. 15.47, я);
  • • дросселем, подключенным параллельно нагрузке, и регулирующим элементом, включенным последовательно с нагрузкой (см. рис. 15.47, б).

Для более полного использования регулирующего транзистора (применяемого в качестве регулирующего элемента) по напряжению или ограничения напряжения на нем, что дает возможность исключить последовательное соединение нескольких транзисторов, применяются дроссели с отводами, т. е. их автотрансформаторное включение. В таких схемах (рис. 15.48 и 15.49) дроссель выполняется с отводом от части витков обмотки и включается как автотрансформатор с коэффициентом трансформации п = и^/и^.

Схемы силовой части стабилизатора понижающего типа

Рис. 15.48. Схемы силовой части стабилизатора понижающего типа

Причем п > 1 в схемах на рис. 15.48, а, 15.49, а, в и п < 1 в схемах на рис. 15.48, б, 15.49, б, г. Автотрансформаторное вклю-

к ^вх /н

_._*_

йен

/„ ц (К «

_1Л1-

д

УТ /к УО /д 'к КГ

Схемы силовых каскадов импульсных стабилизаторов

Рис. 15.49. Схемы силовых каскадов импульсных стабилизаторов: а,б — повышающего типа; в, г — инвертирующего типа; д — входного фильтра; е— диаграммы напряжений и токов входного фильтра

чение дросселя позволяет также изменять коллекторный ток транзистора.

Схема управления (СУ) позволяет получить заданную стабильность напряжения ин на нагрузке. Напомним, что в систему управления СУ входят элемент сравнения ЭС, источник опорного напряжения ИОН, сумматор С напряжений рассогласования и уставки, усилитель У и широтно-импульсный модулятор ШИМ (или другой тип модулятора), как показано на рис. 15.43.

Вход СУ во всех трех типах ИСН подсоединяется к нагрузке для формирования сигнала рассогласования в цепи обратной связи, а ее выход — к выводам эмиттер — база регулирующего транзистора для управления его включением и выключением. Стабилизация выходного напряжения ИСН при изменениях напряжения питания или тока нагрузки осуществляется изменением скважности импульсов напряжения на входе сглаживающего фильтра, уменьшающего до заданного уровня пульсацию напряжения на нагрузке.

В схеме ИСН первого типа (рис. 15.48) напряжение на нагрузке всегда меньше напряжения питания ип (понижающий стабилизатор). При открытом регулирующем транзисторе происходит передача энергии от источника питания в нагрузку и одновременно с этим накапливается энергия в дросселе и конденсаторе. При закрытом транзисторе накопленная в дросселе и конденсаторе энергия поступает (для дросселя через диод) в нагрузку.

Следует отметить, что наличие конденсатора Сн в этой схеме не является принципиально необходимым. Однако при отсутствии конденсатора для получения малой пульсации выходного напряжения ИСН требуется большая индуктивность дросселя.

Выходное напряжение ИСН второго типа (рис. 15.49, а, б) больше напряжения питания ип (повышающий стабилизатор). Это обеспечивается за счет периодического подключения дросселя то к источнику напряжения 11п через насыщенный транзистор УТ (при этом нагрузка питается энергией, ранее накопленной в конденсаторе Сн), то к конденсатору Сн через диод VI9 (при этом транзистор закрыт, а в нагрузку и конденсатор поступает суммарная энергия источника питания и дросселя).

В ИСН третьего типа (рис. 15.49, в, г) возможно получение ин положительной полярности относительно плюсовой шины источника питания или отрицательной полярности относительно минусовой шины источника питания (полярно-инвертирующий стабилизатор). Причем значение выходного напряжения такого стабилизатора в зависимости от относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора может быть как больше, так и меньше напряжения ип. Накопление энергии в 4 и Сн, а также передача энергии от этих элементов и источника питания в нагрузку происходят аналогично схемам на рис. 15.49, а, б.

Входной фильтр. К первичному источнику питания обычно подключается большое число различных потребителей электроэнергии. Для уменьшения их взаимного влияния на вход ИСН включают сглаживающие 4вхСвх-фильтры (рис. 15.49, д). Характерными особенностями работы такого входного фильтра являются небольшое переменное напряжение на дросселе 4ВХ (примерно на порядок меньше переменного напряжения на дросселях 4, см. рис. 15.46—15.47) и большие скачкообразные изменения тока іс (кроме случая работы входного фильтра на стабилизаторы повышающего типа), протекающего через конденсатор Свх.

На рис. 15.49, е приведены временные диаграммы изменений токов и напряжения для элементов входного фильтра при его работе на ЦСН понижающего и инвертирующего типов. На интервале времени уТчерез регулирующий транзистор стабилизатора протекает /н, равный сумме тока дросселя і і и разрядного тока іс конденсатора. При закрытом регулирующем транзисторе ИСН (интервал времени (1 — у) 7) ток /н = 0 и происходит заряд конденсатора током дросселя Д = /с. Скачкообразные изменения напряжения на конденсаторе обусловлены его эквивалентным последовательным сопротивлением гп.

Методика и пример расчета [1231. Проведем расчет входного фильтра по следующим исходным данным: напряжение питания ?/п = 27 В, пределы его изменения Д?/п = — 4-І- + 7 В; среднее значение тока нагрузки завремяуГ/н.Ср= 1,5 А; изменение тока через дроссель ИСН при открытом регулирующем транзисторе АС = 0,2 А; частота преобразования /п = 20 кГц; минимальная и максимальная относительные длительности открытого состояния регулирующего транзистора утіп = 0,6; Ушах — 0,9; допустимая амплитуда пульсации тока, протекающего через дроссель входного фильтра, = 0,05 А.

  • 1. Определяем действующий ток через конденсатор Свх
  • 7Сд = 7нср VУтіп (1 - Утіп) = 1,5^0,6(1-0,6) « 0,73 А.
  • 2. С учетом/п = 20 кГц и ?/Стах > ип тах = 34 В выбираем конденсатор типа К52-1—68 мкФ, 50 В с допустимым импульсным током 1С тах = 4 А и действующим током /сід = 0,25 А, сопротивлением /у =0,12 Ом и фактической емкостью на частоте 20 кГц СВХ| = 0,6 • 68 « 40 мкФ.
  • 3. Определяем число конденсаторов

К = 4д/4 1д = 0,73/0,25 * 3 шт.

4. Вычисляем амплитуду импульсного тока через один конденсатор на интервалах времени у4и (1 — у) Т

/сшах[уТ] = [/НСр(1-Утіп) + Д/Д/Ас =[1,5(1 - 0,6) + 0,21/3 =

— 0,27 А < / стах 4 А;

тах[Т]=/нсрУтах/^С= 1,5 0,9/3 = 0,45 А < 4 А.

5. Амплитуда пульсации напряжения на конденсаторе

0,5/нс

ср

N.

^ + У.піп(1-Утіп)/Свх1 /Дс

= 0,5 1,5

0,12 0,6(1-0,6)

+

= 0,1 в.

  • 3 40 • 10-6 • 20 • 103 - 3
  • 6. Вычисляем индуктивность дросселя
  • 1вх = ис~/2п/п1^ = 0,1/6,28-20-104),05 «0,017 мГн.

В стабилизаторах повышающего типа (см. рис. 15.46) при больших индуктивностях дросселя Ь, который постоянно подключен к источнику питания ?/„, входной ток может не превышать допустимого значения и тогда входной фильтр можно исключить. Для схем на рис. 15.49, а, б при п, существенно отличных от единицы, возможны большие пульсации входного тока, что приводит к необходимости использования входного фильтра. Отличие временных диаграмм для данного случая от рассмотренных выше заключается только в наличии постоянной составляющей тока /н (показано пунктирной линией на рис. 15.49, е). Приближенный расчет входного фильтра может быть проведен по изложенной выше методике после замены в формулах /нхр на (7нхр — /но), где /но — постоянная составляющая тока нагрузки.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 

Популярные страницы