при малых величинах напряжения (7 повышение к. п. д., даваемое (13.11) в сравнении с (13.9), получается заметным.

Приведенные соотношения для идеализированной схемы преобразователя могут быть расчетными для ряда практических схем. Однако в большинстве случаев коммутационные процессы в реальных схемах заметно ухудшают показатели преобразователя. Поэтому полученные соотношения служат только для сравнения.

§ 13.3. Мостовая и полу мостовая схемы инверторов

Мостовая схема по сравнению с основной (рис. 13.7) содержит в два' раза большее число транзисторов и диодов, но в ней более простой трансформатор. Транзисторы здесь коммутируются попарно. В первый полупериод в состоянии отсечки находятся транзисторы Ту и Т4, а в состоянии насыщения - транзисторы Та и Т3. Во второй полупериод заперты транзисторы Та и Тз, а насыщены Т^ и Т4. Такое переключение обеспечивает смену полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора через каждые полпериода.

+ 0-

. ч

Рис. 13.7

Рис. 13.8

На базы транзисторов Ту и Т^ (Та и Т3) переключающие импульсы тока должны подаваться от источников, гальванически несвязанных между собой, что, конечно, усложняет схему возбудителя. - К недостаткам мостовой схемы относится и то, что при одинаковых токах потери в транзисторах несколько больше, чем в основной схеме со средней точкой. Однако каждый из транзисторов мостовой схемы испытывает в два раза меньшее напряжение коллектор-эмиттер в запертом состоянии. В связи с этим преимущества мостовой схемы более ощутимы при значительных напряжениях источника постоянного тока.

Процессы в мостовой схеме почти полностью повторяют процессы в рассмотренной основной схеме. Исключение представляет лишь ток первичной обмотки, который является суммой токов ti и ка и, следовательно, совпадает по форме с током вторичной обмотки, а по величине отличается от него в п раз.

Действующее значение тока первичной обмотки в мостовой схеме в 1/2 раз больше, чем тока в первичной обмотке основной схемы при

одинаковых нагрузках и напряжениях. Это обстоятельство улучшает использование трансформатора, его вольт-амперы получаются равными Ро, т. е. совпадают с мощностью, выделяющейся в нагрузке.

Теми же самыми показателями, но при меньшем числе транзисторов, обладает полумостовая схема (рис. 13.8). В ней два транзистора {Tg, Ti) заменены конденсаторами, что позволяет получить искусственную среднюю точку источника постоянного напряжения Е„. Если от источника Е„ можно непосредственно вывести среднюю точку (батарея аккумуляторов с четным числом элементов), то надобность в конденсаторах отпадает.

Когда транзистор Т^ находится в состоянии насыщения, а Т^ в состоянии отсечки, нагрузка подключается к конденсатору Q, который на нее и разряжается. Одновременно с током разряда конденсатора Ci по нагрузке протекает и ток подзаряда конденсатора Cg. Во второй пояупериод открыт Tg, разряжается Cg, а подзаряжается Ci-

Если бы конденсаторы имели бесконечно большую емкость или средняя точка источника не была искусственной, то напряжение на первичной обмотке трансформатора или на нагрузке имело бы прямоугольную форму с амплитудой 0,ЬЕ . Из-за разряда конденсаторов форма наг^ряжения отличается от прямоугольной.

. § 13.4. Коммутационные процессы в преобразователе с независимым возбуждением

Если управлять транзисторами инвертора симметричными импульсами, т. е. сделать Tg = Т, то в течение времени рассасывания заряда неосновных носителей в их базах-окажутся открытыми оба транзистора основной схемы рис. 13.5, а. Они на это время практически накоротко замыкают первичную обмотку трансформатора, их ток становится чрезмерно большим.

В мостовой схеме инвертора рис. 13.9 в течение коммутационного процесса открыты все четыре транзистора силовой цепи. Коммутационные токи в ней протекают через транзисторы Tj и Tg (ti) и Tg и Т^{1. Их называют сквозными. Они перегружают транзисторы и забирают бесполезную, непередаваемую в нагрузку мощность от первичного источника. За время, необходимое для отключения ранее открытых транзисторов, сквозной ток не должен увеличиться до предельной для транзистора величины.

В основной схеме рис. 13.10 коммутационные токи tx и /ег полностью аналогичны сквозным. Они протекают по первичным полуобмоткам трансформатора навстречу друг другу к общей точке и также не трансформируются в нагрузку, но в отличие от мостовой схемы пере гружают и трансформатор.

Рассмотрим процесс переключения транзисторов инвертора и диодов выпрямителя - коммутационный процесс - в схеме преобразователя рис. 13.11 ,а. Пусть в момент о на базу ранее открытого транзистора Tl подается запирающий импульс напряжения (рис. 13.11,6), а на базу ранее запертого Tg - отпирающий. До этого через транзистор Tj

протекал ток = и/о. Током намагничивания трансформатора пренебрегаем, так как сердечник трансформатора ненасыщен;

В течение интервала времени к транзистор Ту все еще находится в состоянии насыщения, так как происходит процесс рассасывания неосновных носителей заряда в его базе. Следовательно, напряжение источника по-прежнему приложено к первичной полуобмотке / и на выходе инвертора (обмотка 3) поддерживается напряжение, равное существовавшему ранее.

Рис. 13.10

Рис. 13.11

Транзистор Та, открывшись, оказывается в активном режиме. Напряжение на его коллекторе равно 2Е„ (дополнительное к напряжению самого источника получается на полуобмотке трансформатора 2). Его ток начинает нарастать.

В соответствии с принятой ранее моделью транзистора, работающего в ключевом режиме, ток базы открывающегося транзистора нарастает по экспоненте:

б2 = /бЛ1-е-- >) = /кЛМР)(1-е-- Ч (13.12)