Таким образом, рассмотренная схема стабилизации уменьшаег влияние на выходные напряжения всех каналов изменений напряжения на общих для этих каналов элементах (первичный источник инвертор, первичная обмотка трансформатора) и переносит с регулируемого канала на все остальные изменения напряжения, получающиеся на элементах, входящих только в регулируемый канал (выпрямитель и фильтр /-Г0 канала). В зависимости от конкретного выбора элементов схемы преобразователя нестабильность выходных напряжений при введении такой схемы может как уменьшаться, так и увеличиваться.

Если преобразователь напряжения имеет только один выходной канал, то на цепь обратной связи всегда подается напряжение с выхода этого канала. Сама цепь обратной связи может управлять входным стабилизатором, как это показано на рис. 13.21, а; регулируемым инвертором, как на рис. 13.21, в; вольтдобавочным устройством, как на рис. 13.21, г. В последнем случае существуют возможности выполнения вольтдобавочного устройства с выходом на постоянном токе и на переменном токе.

Если вольтдобавочное устройство (РУ на рис. 13.21, г), являясь дополнительным регулируемым инвертором, создает на своем выходе переменное напряжение, то это напряжение суммируется с выходным напряжением основного инвертора и подается на выпрямитель преобразователя. Соединения, соответствующие этому случаю, показаны на рис. 13.21, г линиями 1. Если же вольтдобавочное устройство является дополнительным регулируемым выпрямителем, то его включение в схему производится так, как показано линиями 2. А если оно служит дополнительным преобразователем, то на его вход подается напряжение первичного источника Е^, а выходное напряжение суммируется с выходным напряжением основного выпрямителя перед выходным фильтром.

В данном разделе упоминались такие элементы преобразователей, как регулируемый инвертор, регулируемый выпрямитель и регулируемый преобразователь. Регулируемый выпрямитель может быть выполнен на тиристорах и тогда управление величиной его выходного напряжения достигается изменением момента включения вентилей. Можно выполнить регулируемый выпрямитель с регулированием на стороне переменного тока. Тогда в нем применяются регулирующие элементы, рассмотренные в гл. XII.

Рассмотрим схемы регулируемых инверторов и преобразователей.

Существует довольно много схем регулируемых инверторов. Из них рассмотрим одну (рис. 13.22, а), регулирующую среднее значение выходного напряжения изменением длительности паузы между импульсами. Эта схема содержит мостовой усилитель мощности, выполненный на транзисторах - Т^, два самовозбуждающихся инвертора - возбудителя {В^ и В^, создающих напряжения прямоугольной формы для коммутации силовых транзисторов усилителя мощности, и фазосдвигающее устройство ФСУ.

Возбудитель В^ помимо формирования напряжений, управляющих транзисторами и Tg, синхронизирует работу возбудителя В^,. Сии-

т/г

хронизация осуществляется через фазосдвигающее устройство. Колебания во втором- генераторе имеют частоту, равную частоте колебаний В^, но происходят с некоторым запаздыванием по фазе, величина которого зависит от напряжения цепи обратной связи, подающегося с выхода на фазосдвигающее устройство.

На рис. 13.22, б представлены временные графики для напряжений база- эмиттер транзисторов - Т^. Сдвиг по фазе между колебаниями ведущего и ведомого генераторов выбран равным 0,5 Т - е На интервале О < / < <; 0,5 Т - е будут открытыми транзисторы Tl и Т4, на первичной обмотке силового трансформатора инвертора получается напряжение, равное £ , т. е.

На этапе 0,5 Т - е < / < 0,5 Т от-(jgj крыты транзисторы Ti и Tg. Напряже-

ние Ui = 0. После запирания транзистора Tl при / = 0,5 Т отпирается транзистор Tg и на трансформатор подается напряжение - £ Когда Tg запрется, напряжение снова станет равным нулю и т. д.

Таким образом, в данном инверторе создается напряжение с нулевой паузой, причем длительность паузы зависит от величины напряжения, подаваемого на ФСУ с цепи обратной связи. Если регулируемый инвертор используется в качестве вольтдобавочного устройства, то полученное от него напряжение складывается с переменным напряжением основного инвертора, их сумма, подводимая к выпрямителю преобразователя, имеет в этом случае специфическую форму (рис. 13.22, в).

Регулируемый преобразователь строится в большинстве случаев на основе регулируемого инвертора. Последний в этом случае дополняется выпрямителем. Чтобы характеристика получалась более крутой, выпрямитель должен иметь нагрузку, начинающуюся с индуктивности.

В качестве фазосдвигающего устройства применяют различные схемы. Хорошие показатели в данном применении имеет магнитный усилитель.

Регулируя величину угланасыщения, получают в силовой цепи магнитного усилителя импульсы, синхронные с напряжением его пи

Рис. 13.22

тания, но с передним фронтом, запаздывающим но отношению к моменту смены полярности напряжения питания. Таким образом, запи-тав магнитный усилитель от возбудителя и подав на его управляющую обмотку напряжение с цепи обратной связи, получим на силовых обмотках импульсы, синхронизирующие работу возбудителя В^.

§ 13.9. Примеры расчета преобразователей

Пример 1. Рассчитаем преобразователь, который должен работать от источника с напряжении 36 В иобеспечить напряжение на нагрузке 6,3 В при токе нагрузки 10 А. Пульсации выходного напряжения не должны превышать 10 мВ.

Поскольку мощность, передаваемая в нагрузку, близка к 100 Вт, выбираем схему преобразователя с независимым возбуждением. Пусть и усилитель мощности и выпрямитель будут выполнены по схеме, с дифференциальным трансформатором (рис. 13.11). Для выпрямителя на малые выходные напряжения такая схема выгодна тем, что в ней падение напряжения на вентилях меньше, чем в мостовой. Для инвертора переход к мостовой схеме выгоден при большем напряжении источника Е„, когда допустимое для транзистора напряжение коллектор - эмиттер меньше, чем получающееся в выбранной схеме.

Ориентировочные данные для выбора транзистороб и диодов следующие:

1. Диод выпрямителя должен иметь допустимый прямой ток больше 10 А, допустимый средний ток больше 5 А, допустимое обратное напряжение больше 2 X 6,3 = 12,6 В.

2. Транзистор должен иметь коллекторный ток в насыщенном состоянии больше 10 x 6,3/36= 1,75 А допустимое напряжение коллектор-эмиттер больше 2 £ = 72 В.

Выбираем в качестве вентилей выпрямителя диоды 2Д213А, у которых / р = = 10 А, £обр == 200 В, Тд = 0,3 мкс, t/ p = 1 В. -

Из вольт-амперных характеристик диода 2Д213А находим Е„ао = 0,6 В и Гв = = 0,04 Ом.

Выбираем транзисторы для инвертора типа ГТ905А, имеющие = 3 А, fK =- В. 1, = 0,6 А, и^ = 75 В, и,, = 1 В. р = 35 ч- 100 при 1 = = 3A,t/g 0,7 В, = 0.3 мкс и Р^ , = 0,6 Вт.

Рассчитаем по (13.10) э. д. с. одной из вторичных полуобмоток трансформатора.

U2m = Eo+E op + rJo = G,3+0,G+0,Oi-10=7,3 В.

Найдем напряжение на первичной полуобмотке трансформатора:

£i = £ -t/jj = 36-0,5 = 35,5 В.

Коэффициент трансформации силового трансформатора получается равным:

ft = t/a/fii = 7,3/35,5 = 0,206, - = £,/1/2 = 35,5/7,3 = 4,86.

Определим уточненное значение тока коллектора транзистора: / =ft/o=:0,206- 10=2,06 А.

Оно получилось меньше допустимого для транзистора.

Выберем амплитуду тока базы транзистора. Пусть при fei = 1,3, тогда бш > hUKm = 1.3 -2,06/35 = 0,076 А.

Транзисторы типа ГТ905 имеют ту особенность, что малое напряжение коллектор - эмиттер в насыщенном состоянии у них получается при токе базы, большем 0,3 А. Заботясь о к. п. д. инвертора, примем ток базы равным 0,3 А. При этом максимальное напряжение t/кн = 0,5 В.