|
|
Принцип действия импульсных стабилизаторов
Рис. 7.1
Силовая цепь состоит из регулирующего транзистора VT, дросселя фильтра Др, конденсатора С и обратного диода VD. При открытом транзисторе в течение времени tоn энергия отвходного источника постоянного тока Uп передается в нагрузку через дроссель Др, в котором накапливается энергия. При закрытом транзисторе в течение времени toff, накопленная в дросселе энергия поступает в нагрузку через диод VD.
Период коммутации
Частота коммутации
Отношение длительности открытого состояния транзистора, при котором генерируется импульс напряжения длительностью tоn к периоду коммутации Т называется коэффициентом заполнения.
В импульсном стабилизаторе регулирующий элемент преобразует (модулирует) входное постоянное напряжение Uп в серию импульсов, а сглаживающий фильтр, состоящий из диода VD, дросселя Др и конденсатора С, демодулирует их опять в постоянное напряжение Uн. При изменении входного напряжения Uп или тока в нагрузке Rh с помощью цепи обратной связи (схемы управления СУ) длительность импульсов изменяется таким образом, что выходное напряжение Uн поддерживается постоянным с определенной степенью точности. В таком стабилизаторе Uн < Uп, поэтому он называется понижающем. Кроме того существуют повышающий (Uн>Uп) и инвертирующий В зависимости от способа стабилизации выходного напряжения различают стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ), релейные стабилизаторы. В ИСН с ШИМ длительность импульсов напряжения на входе сглаживающего фильтра при постоянной частоте их следования обратно пропорциональна значению Uн (рис. 7.2, а).
Рис. 7.2
В ИСН с ЧИМ длительность импульсов напряжения является постоянной величиной, а интервалы между ними изменяются пропорционально, (частота обратно пропорционально) Uн (рис. 7.2, б). В релейном стабилизаторе формирование импульсов происходит в моменты пересечения напряжением uн двух горизонтальных уровней: нижнего – при формировании фронта и верхнего – при формировании среза. Поскольку изменение uн в зависимости от Uп и Iн может быть различным, то и частота в такой системе регулирования может изменяться в широких пределах (рис. 7.2, в). ИСН с ШИМ имеют следующие преимущества по сравнению со стабилизаторами двух других типов: - обеспечивается высокий КПД и оптимальная частота преобразования, которая является неизменной, что имеет существенное значение для большинства потребителей; - реализуется возможность одновременной синхронизации частот преобразования неограниченного числа ИСН, что исключает опасность возникновения биений частот при питании нескольких ИСН от общего первичного источника. Недостатком ИСН с ШИМ в отличие от стабилизаторов релейного типа является более сложная схема управления. Однако в большинстве случаев схема управления, а иногда и весь стабилизатор представляют собой интегральную микросхему (ИМС), поэтому этим недостатком можно пренебречь. Отсутствие у ЧИМ и релейных ИСН свойств, определяющих преимущества ИСН с ШИМ, является недостатком первых двух. К недостаткам релейного стабилизатора относятся большие пульсации напряжения на нагрузке, а к его преимуществам – простота схемы управления. В зависимости от индуктивности дросселя, тока нагрузки, частоты преобразования, входного и выходного напряжений все три типа импульсных стабилизаторов независимо от способа стабилизации выходного напряжения могут работать в режиме непрерывных или прерывистых токов, протекающих через дроссель. Временные диаграммы изменений токов и напряжений в установившемся режиме с непрерывным током дросселя для стабилизатора понижающего типа приведены на рис. 7.3. В момент поступления импульса управляющего напряжения транзистор открывается и, поскольку диод VD из-за его инерционности не может мгновенно включаться, всё напряжение питания оказывается приложенным к переходу коллектор-эмиттер транзистора. Его коллекторный ток начинает резко возрастать до максимального значения Iкm, которое зависит от скорости нарастания базового тока, коэффициента усиления и частотных свойств транзистора, а также от времени рассасывания неосновных носителей tр.д. в базовой области силового диода. Если частотные свойства транзистора намного хуже импульсных свойств диода, то выброс коллекторного тока может отсутствовать. С момента t 2 обратный ток диода уменьшается до Iобр, коллекторный ток транзистора падает до Ilmin, а uкэ до напряжения насыщения Uкн. В течение времени t 2 – t 3 ток, протекающий через дроссель, увеличивается до IL max,а напряжение на диоде равняется Uп - Uкн. После окончания импульса uy транзистор закрывается через время рассасывания tp.т . и ток дросселя начинает спадать через открытый диод до IL min. При этом напряжение Uкэ = Uп - Uпр. Затем весь процесс повторяется.
Если индуктивность дросселя будет меньше некоторой критической величины, возникает режим прерывистых токов (в некоторые отрезки времени iL =0). Недостатком режима прерывистых токов является увеличение пульсаций напряжения на нагрузке, так как в некоторые отрезки времени дроссель не участвует в сглаживании переменного напряжения. Поэтому при проектировании ИСН необходимо избегать режима прерывистых токов дросселя.
Рис. 7.3
Принципиальные схемы   Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...  ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
В импульсных стабилизаторах (ИСН) регулирующий транзистор работает в режиме переключения, в результате чего рассеиваемая на нем мощность гораздо меньше, а КПД выше, чем в стабилизаторе с непрерывным регулированием. Структурная схема импульсного стабилизатора (рис.7, а) содержит силовую цепь и схему управления СУ.
.
.
стабилизаторы, силовые цепи которых состоят из тех же элементов, что и понижающего, но включенных в другом порядке. Чаще применяется понижающий стабилизатор, как имеющий меньшее внутреннее сопротивление.
