23.Двухтактные преобразователи напряжения. Принцип работы, основные параметры

Двухтактные преобразователи могут быть с самовозбуждением и с независимым возбуждением. В настоящее время в основном приме­няют преобразователи с независимым возбуждением, имеющие более высокий КПД. На практике применяют три основных схемы двух­тактных преобразователей: с выводом нейтральной точки первичной обмотки трансформатора (со средней точкой), полумостовые и мосто­вые. Схема преобразователя со средней (нулевой) точкой и диаграм­мы, поясняющие ее работу, приведены на рис. 6.16. Трансформатор, входящий в состав преобразователя имеет две идентичные первич­ные обмотки с числом витков W11 = W12 — W1 и две идентичные вторичные обмотки с числом витков W21 = W22 = W2.

Рассмотрим установившийся режим работы идеального преоб­разователя в случае безразрывных тогсов дросселя L при широтно-импульсном управлении транзисторами VT1 и VT2. При переводе СУ транзистора VT1 в режим насыщения к первичной обмотке Wn трансформатора будет приложено напряжение источника энергии U₀ . В результате на зажимах вторичной обмотки W21 появится ЭДС Е₂ с полярностью, обеспечивающей открытие диода VD1 (полярность ЭДС на зажимах обмоток трансформатора для данного момента вре­мени показана на рис. 6.16). При этом на интервале открытого со­стояния VT1 все остальные диоды и транзистор VT2 будут закрыты.

Поскольку ЭДС Е₂ = U₀ n₂₁= U0W2/W1, то к обмотке дросселя L будет приложено напряжение, равное U₀ n₂₁— U_н Под действи­ем этого напряжения ток в обмотке дросселя L будет нарастать до линейному закону от минимального до максимального значения, со­ответствующего моменту времени t = Т, когда СУ переведет тран­зистор VT1 в закрытое состояние.

На этом временном интервале осуществляется передача энергии в нагрузку, накопление энергии в дросселе L и подзаряд конденса­тора С1. При этом напряжение, приложенное к закрытому транзи­стору VT2, оказывается равным 2Uo. При запирании транзистора VT1 меняется полярность ЭДС на зажимах всех обмоток трансфор­матора, что приводит к запиранию диода VD1 и открыванию диода VD3. В результате к обмотке дросселя будет приложено напря­жение, равное напряжению на нагрузке, и он будет отдавать ранее запасенную энергию в нагрузку и конденсатор С1 (пока ток дросселя будет больше тока нагрузки). При этом напряжение, приложенное к закрытым транзисторам VT1 и VT2, оказывается равным напря­жению источника энергии U0, так как трансформатор оказывается в режиме короткого замыкания (при отключенной первичной обмот­ки от источника энергии).

В момент t/T = 0,5 СУ переводит транзистор VT2 в открытое состояние, в результате чего первичная обмотка W₁₂ трансформа­тора (находящегося в режиме короткого замыкания) подключается к источнику энергии. Это приводит к резкому увеличению тока в обмотках W22 и W12 трансформатора. В момент, когда ток в об­мотке W22 достигает значения тока дросселя L, начинается процесс запирания диода VD3 (в идеальном преобразователе эти процессы происходят мгновенно, как показано на рис. 6.16,б). На интервале 0,5Т < t < (0,5 + )Т транзистор VT2 открыт и находится в режи­ме насыщения, а ток дросселя .опять нарастает от минимального до максимального значения.

Регулировочная характеристика данного преобразователя имеет следующий вид: U_н = 2n₂₁U₀ (6.28)

Выражение для критического значения индуктивности L_Kp дрос­селя L, обеспечивающей безразрывность тока дросселя при мини­мальном значении тока нагрузки I_Нmin принимает для двухтактно­го преобразователя (или двух однотактных, работающих на общий фильтр) следующий вид:

(6.29)

Выражения (6.28) и (6.29) остаются справедливыми и в случае отсутствия в схеме рассматриваемого преобразователя диода VD3.