2.5.5. Стабилизирующие преобразователи

Структурная схема стабилизирующего преобразователя изображена на рис. 2.5.15. В нее входят инвертор с независимым возбуждением, выпрямитель напряжения прямоугольной формы, сглаживающий фильтр и схема управления. Инвертор может быть как однотактным, так и двухтактным. На рис. 2.5.16 изображена принципиальная схема стабилизирующего преобразователя на базе двухтактного инвертора. Схема управления (СУ) работает по принципу ШИМ. Она следит за величиной U_н и управляет переключением транзисторов, регулируя длительность паузы t_п таким образом, что U_н остаётся неизменным с определённой точностью при изменении входного напряжения или сопротивления нагрузки. Резистор R_п включен для защиты по току в СУ и составляет (0,1...0,2) Ом.

U_п

Рис.2.5.15

Относительная длительность импульсов (коэффициент заполнения)  изменяется в пределах от до, гдеn  коэффициент трансформации трансформатора  n=W₁/W₂ 

Для обеспечения режима непрерывного тока дросселя должно выполняться условие L > L_min, а

. (2.5.29)

Емкость конденсатора фильтра выбирается с учетом допустимой переменной составляющей напряжения на нагрузке U_Н:

. (2.5.30)

Напряжение на нагрузке

. (2.5.31)

Рис 2.5.16

В схему однотактных преобразователей, рассмотренных в предыдущем параграфе, входит однотактный выпрямитель со сглаживающим фильтром. Таким образом, включая их в стабилизирующий преобразователь, необходимо дополнить схемой управления. Как правило, это менее мощные преобразователи, чем двухтактные.

Стабилизирующие преобразователи стабилизируют выходное напряжение по тому же принципу, что и импульсные стабилизаторы ИСН. Являясь устройством более сложным, чем ИСН, они обладают преимуществом. Трансформатор преобразователя позволяет обеспечить любой уровень выходного напряжения независимо от уровня входного, а также гальваническую разведку входной и выходной цепей.

2.5.6 Работа инвертора на выпрямитель со сглаживающим фильтром конвертора

В конверторах обычно применяют двухполупериодные схемы выпрямления с кремневыми и германиевыми диодами. Они оказывают наиболее существенное влияние на выбор типа фильтра. Дело в том, что диоды не могут закрываться мгновенно при резкой смене полярности напряжения из-за того, что для рассасывания заряда неосновных носителей требуется время Т_р.д.. В течение этого времени вентиль теряет свои полупроводниковые свойства и пропускает ток в прямом и обратном направлениях. Вследствие этого вторичная обмотка выходного трансформатора инвертора оказывается короткозамкнутой, наступает режим перекрытия фаз. Процесс переключения диода изображён на рис. 2.5.17. В момент t=0 ток диода i_а не может измениться сразу из-за инерционности зарядов в базовой области диода. В течении времени задержки t_зад = t1 i_a=0. При этом напряжение на диоде u_а=U₂. При возрастании i_а до I_н u_а становится равным U_пр. При закрывании диода объёмный заряд рассасывается в течение t_рас =t₄-t₃, а время восстановления t_в = t₅  t₃. После восстановления обратного сопротивления i_a уменьшается до I_обр, а u_а = U_обр. На интервале t₃  t₅ выделяется наибольшая мгновенная мощность. Чем больше частота f, тем больше потери мощности при коммутации.