Загрузил boyarenko.elvira

Lec26

реклама
Лекция №26

Преобразователи напряжения
Преобразователи напряжения
Если источник постоянного первичного напряжения имеет одну величину,
а для нормального функционирования аппаратуры необходима другая
величина, то применяют специальные устройства, называемые
преобразователями постоянного напряжения. Они выполняют функцию,
обратную выпрямлению переменного тока, т. е. преобразуют в энергию
переменного тока энергию постоянного тока. Затем полученное переменное
напряжение трансформируется, выпрямляется и отфильтровывается
сглаживающими фильтрами.
В настоящее время полупроводниковые преобразователи напряжения
вытеснили все другие типы преобразователей ввиду высокого КПД (70 ...
90)%, малых габаритов и массы, большого срока службы, бесшумности.
Основной частью любого преобразователя напряжения является инвертор,
осуществляющий получение переменного тока из постоянного.
Основой инвертора является трансформатор, для нормального
функционирования которого требуется наличие устройства, периодически
размыкающего и замыкающего цепь постоянного тока. Наличие прерывателя
ведет к появлению в магнитопроводе трансформатора изменяющегося во
времени магнитного потока. Наиболее полно отвечает модели идеального
ключа транзистор, позволяющий за очень малое время осуществлять переход
из одного состояния (насыщения) в другое (отсечки).
Преобразователи напряжения
Упрощенно схему силовой цепи однотактного инвертора можно представить
в виде, показанном на рисунке.
Rвых
S1 T1
U1
U2
Rн
Iк
Iмакс
Iмин
Pрас
Uост
Uкэ
Uкэ
Рассмотрим семейство выходных
характеристик транзистора и нагрузочную
прямую.
Транзистор может находиться в двух
состояниях: включенном (насыщен) и
выключенном (отсечка).
Из рисунка видно, что в активном режиме
транзистор рассеивает мощность в несколько
раз большую, чем во включенном и
выключенном состояниях. Таким образом,
значительная мощность, рассеиваемая в
течение очень малого времени, определяется
скоростью переключения транзистора.
Преобразователи напряжения
Считая, что время включения и выключения транзистора одинаково и
равно времени установления tу, можно показать, что среднее значение потерь
мощности в переходных режимах с периодом коммутации T, составляет:
Pпер = U  Iмакс  tу / (3 T).
Отсюда видно, что увеличение частоты переключения транзисторов (что
желательно для уменьшения массы трансформатора и сглаживающего
фильтра) имеет предел, обусловленный инерционностью транзистора. При
повышении частоты переключения длительность переходных процессов в
транзисторе становится сравнимой с длительностью импульса тока коллектора.
Как следствие увеличиваются потери в переходных режимах, форма
переменного напряжения значительно отличается от прямоугольной и
уменьшается КПД инвертора. Поэтому частота переключения берется не более
30 ... 50 кГц.
Преобразователи напряжения
VT1
+
Т1
Rн
VT2
Rб1
Rб2
На практике широко применяются
двухтактные схемы инверторов. В них
сердечник трансформатора не
подмагничивается, что позволяет сократить
его габариты. Одна из схем инвертора
показана на рисунке. Схема представляет
собой релаксационный генератор
переменного напряжения прямоугольной
формы с трансформаторной обратной связью.
К выходу инвертора подключаются схемы
выпрямления, фильтрации, стабилизации.
Преобразователи напряжения
Преобразователи напряжения
Преобразователи напряжения
Преобразователи напряжения
Преобразователи напряжения
Скачать