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

Делитель напряжения, состоящий из резисторов Ri и R, только облегчает запуск инвертора, на протекающие в нем установившиеся процессы не сказывается. В проводимом рассмотрении такой делитель не учитывается.

Начнем рассмотрение процессов, протекающих в схеме инвертора, с момента насыщения переключающего трансформатора. Пусть это происходит при = 0. При этом напряжение возбуждения ранее открытого транзистора пропадает. Поскольку индуктивность насыщенного трансформатора мала, можно считать, что спадает напряжение возбуждения скачком. Однако запирание транзистора происходит не мгновенно. В принятой ранее модели транзистора процесс запирания был описан выражением (П.7). В данном случае в отличие от ситуации, рассмотренной в § П.1, ток базы на этапе рассасывания не инвертируется, т. е. ток /б = О, и по- этому ток ir спадает по экспо-ненте с постоянной времени т,.

Пока ток ir больше ijfi, происходит рассасывание заряда .0 неосновных носителей в базе ранее открытого транзистора. Рис. 13.20 Во время этого процесса ток

- коллектора транзистора возрастает из-за роста тока, протекающего через резистор R. До насыщения переключающего трансформатора Тр через резистор Rs протекал ток /д = (Ui - V/Rg, а после насыщения течет ток /3 = UJRs.

Таким образом, увеличение тока коллектора транзистора будет равно

(13.46)

±1-

w/ с

\Кз Rs J Щ Us wi

Обычно возрастание тока коллектора на этапе рассасывания заряда неосновных носителей ограничивают 10-20%, т. е. обеспечивают

/кт = /кн(1.11,2). (13.47)

Процесс рассасывания в транзисторе заканчивается в тот момент, когда уменьшающийся ток окажется в Р раз меньше тока 4, что в соответствии с (11.8) дает условие для определения времени рассасывания транзистора

eVT/V=/(l,ll,2)=&, (13.48)

кф =/тР/ки - фактическая степень насыщения транзистора, инвертора.

При t > Тр, ток коллектора начинает уменьшаться, следуя за током ir- Вместе с ним уменьшается и ток бывшего ранее открытым диода выпрямителя. В базе диода происходит рассасывание заряда неосновных носителей. Ток, протекающий через диод на этом этапе, ..можно определить на основе моделирующей схемы рис. 13.20. В ней источник тока представляет ток коллектора запирающегося транзистора, который при t > Tp .j равен

к = /к„4е--=/кте-(-р.х)/х^/ е-/х; (13.49)



сопротивление R = Rswl/wl - является пересчитанным в выходную обмотку силового трансформатора Тр сопротивлением резистора индуктивность Li - это индуктивность рассеяния Тр.

Если принять емкость конденсатора большой, т. е. допустить, что при разряде напряжение на этом конденсаторе остается равным £0. то для тока диода

-i/x -i/i т^е -те

Mh + -R)--(13.50)

где т = LJ{Rz + Гв) - постоянная времени депи.

Уменьшаясь, ток диода стремится к значению, определяемому последним членом полученной формулы, т. е. величине, зависящей от сопротивления резистора R,. Последняя, как правило, значительно больше величины сопротивления нагрузки выпрямителя. Поэтому ток, определяемый последним членом в (13.50), значительно меньше выпрямленного тока /(,.

Таким образом, рассасывание неосновных носителей заряда в данной схеме преобразователя происходит при относительно медленном понижении тока диода от значения /о до некоторого отрицательного значения, близкого к -IRJRz, которое по своей абсолютной величине заметно меньше прямого тока, текущего через диод. Расчет времени'рассасывания неосновных носителей заряда в диоде при токе, определяемом в (13.50), дает неудобные для практики соотношения. Поэтому при проектировании рассматриваемого преобразователя с малоинерционными диодами (Тд < т,; т) принимают, что процесс рассасывания длится столько же, сколько и процесс спада тока, определяемого (13.50), т. е. считают

Гр.д = (2--3)т1, - (13.51)

где Ti - наибольшая из постоянных времени т, и т.

Такое грубое определение времени рассасывания не вносит большой неопределенности при проектировании, так как точность остальных данных, используемых в расчете, невелика.

Таким образом, ток диода станет равным нулю чуть раньше, чем ток транзистора. До момента запирания диода конденсатор выпрямителя оставался подключенным к выходной обмотке силового трансформатора Трх, поддерживал на ней напряжение, практически равное выпрямленному. Следовательно, на всех остальных обмотках поддерживалось напряжение, близкое к тому, которое создавал ранее первичный источник £п, действуя через открытый транзистор. Это приводило в свою очередь к тому, что напряжение коллектор-эмиттер запирающегося транзистора было мало.

После запирания диода напряжение на обмотках трансформатора Трх спадает. Вместе с ним спадает напряжение на первичной обмотке трансформатора Тр- Размагничиваясь, сердечник переключающего -трансформатора создает на обмотках возбуждения послеимпульс, отпирающий ранее запертый транзистор. С его насыщением на выходной обмотке Tpi устанавливается вторая полуволна переменного напря-



жения с полярностью, противоположной предыдущей, открывается второй диод выпрямителя и конденсатор С подзаряжается.

Хотя ток заряда конденсатора в данной схеме отличается от того, который был использован в § 7.7 для определения потерь мощности в диодах выпрямителя, результат подсчета самих потерь мало отличается от (7.58), так как коммутационными потерями мощности в диодах данной схемы преобразователя можно пренебречь. Поэтому определяют потери в диодах по (7.58).

Разряд конденсатора выпрямителя на нагрузку в течение времени смены полярности выходного напряжения инвертора приводит к небольшому спаду напряжения. При расчете полного перепада напряжения на выходе выпрямителя им, как правило, пренебрегают. В этом случае ток конденсатора, равный t - /( за время Тр уменьшит выходное напряжение на

x[Tp.,-Ti(l-e-VAOL (13.52)

где Tj - наибольшая из постоянных времени т и т,.

Из-за коммутационных процессов в данной схеме преобразователя напряжения динамические потери мощности в транзисторах инвер- тора получаются малыми, ими, как правило, пренебрегают. Остальные расчетные соотношения для данной схемы преобразователя получаются такими же, как и для идеализированной схемы.

§ 13.7. Потери мощности

в преобразователе напряжения

Ранее говорилось, что современные преобразователи напряжения имеют малые потери мощности и соответственно высокий к. п. д. Поэтому они получили широкое распространение в современных источниках питания радиоаппаратуры.

Однако малые потери в преобразователе получаются не сами по себе, а благодаря проведению комплекса мероприятий, направленных на их снижение. Наиболее важными из них являются выбор схемы преобразователя, выбор радиодеталей и других компонентов преобразователя, оптимизация параметров преобразователя и режима работы его элементов.

Влияние режима работы на потери в преобразователе проследим на примере определения потерь мощности в транзисторах инвертора, входящего в преобразователь. Потери мощности в транзисторе складываются из потерь в режимах насыщения и отсечки, а также из потерь на переключение или коммутационных потерь. Последние еще называют -динамическими потерями.

Потери мощности, соответствующие режимам насыщения и отсечки транзистора, были определены в гл. XI. Приведенные там выражения для вычисления коммутационных потерь остаются справедли-



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