1.3.2 Тпн с насыщающимся управляющим трансформатором (схема Енсена).

Устранение недостатков схемы Ройера достигается, если разделить функции силового и управляющего трансформаторов. При этом устраняется токовая перегрузка силовых транзисторов, с той, правда, оговоркой, что приняты меры для устранения одностороннего насыщения сердечника силового трансформатора (см.разд.1.3.5). Кроме того, появляется возможность расширить функции управления, организовав обратную связь по напряжению, току или комбинированную.

На рис.1.3-2 приведена схема с обратной связью по напряжению. Первичная обмотка управляющего трансформатора через резисторподключена к коллекторной обмотке силового трансформатора, на которой, как и в схеме Ройера, действует переменное напряжение прямоугольной формы с амплитудой. Ток первичной обмотки

, (1.3.2)

где - приведенное к первичной обмотке падение напряжениямежду базой и эмиттером силового транзистора; величинасоставляет около 1В и почти не зависит от тока базы. Ток трансформируется во вторичную обмоткуи удерживает во включенном состоянии один из силовых транзисторов до той поры, пока не насытится сердечник управляющего трансформатора. Как только это произойдет, ток в базе включенного транзистора падает, что приводит к его лавинообразному выключению. Далее по той же причине, что и для преобразователя Ройера, происходит включение второго транзистора.

При определении частоты переключений учтем, что в течение полупериода напряжение на вторичной (базовой) обмотке равно падению напряжениямежду

Рис. 1.3-2

базой и эмиттером открытого транзистора. Теперь можно записать соотношение, аналогичное (1.3.1)

(1.3.3)

Параметры силового трансформатора определяются таким образом, чтобы индукция в его сердечнике не достигала .

Недостаток схемы с обратной связью по напряжению состоит в следующем. Величину резистора приходится выбирать настолько малой, чтобы при максимальном токе нагрузки и минимальном напряжении питания обеспечить насыщенное состояние силового транзистора, Тогда при минимальном токе нагрузки и максимальном напряжении питания степень насыщения проводящего транзистора велика, то есть будет избыточен расход мощности на управление и возрастут длительности интервалов рассасывания неосновных носителей заряда при выключении транзистора. Кроме того, потери в резистореснижают к.п.д.

От этого недостатка свободна схема с обратной связью по току, обеспечивающая пропорционально - токовое управление силовыми транзисторами. Она изображена на рис. 1.3-3 при полумостовом исполнении инвертора. Первичная обмотка управляющего трансформатораподключена не параллельно первичной обмотке силового трансформатора,как в схеме рис.1.3-2, а последовательно с ней.

С учетом намагничивающего тока управляющего трансформатора ток базы

(1.3.4)

Если нагрузка преобразователя меняется в широких пределах и, следовательно, ток коллектора может принимать малые значения, соизмеримые с, то последовательная обратная связь не обеспечивает насыщения силового транзистора. Это ведет к преждевременному переключению транзисторов, когда нарастающий токприблизится кнастолько, чтостанет меньше. Действительно, в начале положительного полупериода индукция B, получившаяся в результате предшествующего полупериода, отрицательна. Поэтому отрицательный знак имеют напряженность поляН и пропорциональный ей ток (рис.1.3.4), что способствует удержанию силового транзистора во включенном состоянии . Однако в последующем величины Н и меняют знак и ток базы снижается.

Преждевременное переключение транзисторов ведет к росту частоты переключений и коммутационных потерь. Поэтому, если возможен режим холостого хода на выходе или близкий к нему, целесообразно использовать комбинированную обратную связь. Обратная связь по напряжению должна обеспечить составляющую тока базы, достаточную для компенсации намагничивающего тока при индукции, приближающейся к индукции насыщения . Приближенно можно принять амплитуду намагничивающего тока

, (1.3.5)

где - магнитная проницаемость, что соответствует замене ненасыщенного отрезка петли гистерезиса пунктирной прямой на рис.1.3-4.

Еще один недостаток схем с пропорционально - токовым управлением состоит в отсутствии самозащиты от перегрузок по току. Чем больше ток коллектора, тем больше и ток базы, то есть обратная связь при перегрузках стремится удержать транзистор во включенном состоянии и ток короткого замыкания не ограничивается. Для токоограничения используются дополнительные средства. В схеме ИВЭП (рис.1.2-1) эту функцию выполняет широтно - импульсный преобразователь ШИП.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. Назовите основное отличие ТПН по схемам Ройера и Енсена с точки зрения состава схемы.

2. Поясните процесс переключения в схеме с насыщающимся управляющим трансформатором.

3. Каким образом установить связь между частотой переключений и параметрами управляющего трансформатора?

4. Сопоставьте преимущества и недостатки вариантов схемы с обратной связью по напряжению и току. Когда целесообразно применять комбинированную обратную связь?

5. Поясните роль намагничивающего тока управляющего трансформатора в формировании тока базы силового транзистора.