Главная  Катушки с ферромагнитным сердечником 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 [ 83 ] 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

дающее по номиналу с входным, но отличающееся от него большей стабильностью, лучше поддающееся регулировке и т. д.

Структурная схема полупроводникового преобразователя напряжения (рис. 13.1) включает в себя полупроводниковый инвертор И, преобразующий постоянный электрический ток в переменный, трансформатор Тр, повышающий или понижающий напряжение переменного тока до желаемой величины, выпрямитель В, преобразующий переменный ток вновь в постоянный, фильтр Ф, ряд вспомогательных устройств ВУ, служащих для стабилизации, регулировки, защиты и т. д.

-Широкое применение преобразователей в современных вторичных источниках питания радиоаппаратуры объясняется высокой степенью насыщенности радиотехническими средствами различных подвижных аппаратов, в которых автономными первичными источниками энергии являются источники постоянного тока (солнечные батареи, топливные элементы, химические источники и др.). Такие источники успешно отдают в нагрузку электри-

И

в

ф

Рис. 13.1

ческую энергию только при некотором, свойственном каж- дому из них выходном напряжении и не обеспечивают достаточной его стабильности.

Напряжение питания радиоэлектронной аппаратуры, являющейся нагрузкой для

первичного источника, выбирают чаще всего из других исходных соображений (обеспечение' режимов транзисторов, отдачи ими необходимой мощности в нагрузку, получение нужного размаха колебаний напряжений сигналов и т. д.). Оно, как правило, не совпадает с напряжением, получаемым от первичного источника ни по номиналу, ни по стабильности.

Объединяя ряд однородных первичных источников в батарею, можно сблизить номиналы выходного напряжения источника и напряжения, требуемого для питания нагрузки. Но такое решение, во-первых, не приводит к повышению стабильности напряжения питания и, во-вторых, приемлемо только при согласовании одного первичного источника с одной нагрузкой.

Если необходимо обеспечить питание комплекса нагрузок, образующих радиосистему или ее часть, от нескольких разнородных первичных источников, то наиболее удобным способом оказывается применение преобразователя напряжения. Полупроводниковые преобразователи в настоящее время вытеснили электромашинные, вибрационные, тиратронные и ламповые преобразователи. Только в высоковольтных маломощных установках можно еще встретить ламповый преобр азовател ь.

Полупроводниковые приборы в инверторах работают в режиме переключения. Такой режим позволяет относительно маломощным транзисторам управлять достаточно большой мощностью в нагрузке. Чтобы заставить транзисторы работать в режиме переключений.



lb del

необходимо обеспечить соответствующую величину и форму управляющих, импульсов базового тока.

Ярче всего полезные качества полупроводникового (транзисторного) инвертора проявляются в двухтактной схеме (рис. 13.2, а). В ней трансформатор не подмагничивается и обеспечивается непрерывный отбор мощности от первичного источника. Транзисторы и Tg, насыщаясь поочередно, подключают источник первичного напряжения го к правой, то к левой первичным полуобмоткам трансформатора. На вторичной обмдтке возникает э. д. с. прямоугольной формы, амплитуда которой во столько раз больше Е„, во сколько раз число витков во

вторичной обмотке больше числа витков в первичной полуобмотке. При идеальной прямоугольной форме выходного напряжения инвертора (рис. 13.2, б) выпрямленное напряжение практически не требует фильтрации. В реальных схемах необходимо предусматривать фильтр, который в состоянии сглаживать узкие провалы, возникающие в выпрямленном напряжении из-за неидеальности фронтов импульсов переменного напряжения.

В регулируемых инверторах прибегают к изменению длительности импульсов. Форма выходного напряжения при этом (рис. 13.2,е) имеет нулевую паузу. В транзисторном инверторе такая форма напряжения достигается выключением транзистора до истечения полупериода генерируемого инвертором переменного напряжения. Для этого длительность отпирающих импульсов базового тока должна быть меньше полупериода. Находят применение два способа включения транзисторов в схему инвертора. В одном из них (см. рис. 13.2, а) общими электродами двух транзисторов являются эмиттеры, а во втором (рис. 13.3) - коллекторы. В первой схеме проще цепи управления, а во второй проще размещение транзисторов на радиаторе, служащем для отвода тепла.

Схемы на рис. 13.2 и 13.3 представляют собой силовую часть инвертора с независимым (внешним) возбуждением. Напряжение, управляющее переключением транзисторов, подается на них извне, от специального генератора (возбудителя), также входящего в состав инвертора.

Транзисторные инверторы с независимым возбуждением, называемые еще усилителями мощности, применяют для получения выходной мощности переменного тока от 20-50 до 500 Вт. При большей выходной мощности, особенно при большом первичном напряжении, применяют тиристорные инверторы.

При выходной мощности менее 20-50 Вт лучшие показатели обеспечивают схемы инверторов с самовозбуждением (рис. 13.4). В них переключение транзисторов производится напряжением, снимаемым с обмоток обратной связи с числом витков w. Их же часто применяют

Рис. 13.2



и как возбудители для управления транзисторами усилителя мощности.

В электрическом выпрямителе (см. гл. VI) цепи переменного и постоянного токов связаны между собой вентилями. Поэтому характер нагрузки выпрямителя, стоящего в преобразователе, а именно характер реактивности нагрузки, включенной в цепь постоянного тока, сказывается на процессах, протекающих в самом инверторе, т. е. в. цепях переменного тока. По этой же причине процессы, протекающие в выпрямителе, во многом определяются элементами цепи переменного тока,* т. е. инвертором.

Таким образом, правильное представление о формах и величинах токов, протекающих через обмотки трансформатора, транзисторы инвертора, выпрямительные диоды, можно получить, рассмотрев весь преобразователь в совокупности. При этом следует иметь в виду.

Рис. 13.3

-1-3

Рис. 13.4

ЧТО частота переключений в современных инверторах достигает десятков киюгерц и существенный вклад в процессы, протекающие в силовой цепи преобразователя, вносят паразитные параметры узлов и деталей, входящих в преобразователь. Так, при частотах переключения, больших нескольких килогерц, следует учитывать такие паразитные параметры, как индуктивность рассеяния и межвитковую емкость трансформатора, индуктивность и сопротивление потерь конденсаторов, время включения и отключения транзисторов и диодов, некоторые монтажные емкости и индуктивности соединительных проводников.

Названные паразитные элементы компонентов преобразователя определяют в значительной мере и уровень высокочастотных помех, создаваемых преобразователем и попадающих в его выходную цепь. В некоторых случаях относительно высокий уровень высокочастотных помех заставляет отказаться от выгодного с энергетической точки зрения преобразователя, работающего на повышенной частоте, и применить менее выгодные способы получения стабильного и высоконадежного электропитания.

Проектирование и расчет полупроводникового преобразователя напряжения - задача сложная и многогранная. На характеристики



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 [ 83 ] 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов