Продолжение табл 3 2

3.1. Однотактные преобразователи

Однотактные преобразователи напряжения постоянного тока применяют в тех случаях, когда необходимо уменьшить количество компонентов силовой части схемы и упростить схему управления.

По принципу действия силовой части схемы однотактные преобразователи напряжения могут быть условно разделены на два вида: с обратным включением диода (рис. 3.6) и с прямым включением диода (рис. 3.7) однополупериодного выпрямителя. Принципиальное различие между обоими видами преобразователей заключается в способе передачи электрической энергии от источника в нагрузку [25].

к НАЧ

<VT1

Рис. 3.6. Однотактный преобразователь напряжения с обратным включением диода: а - электрическая схема; б - диаграммы напряжений и токов

1J ,

£ СП

Рис. 3.7. Однотактный преобразователь напряжения с прямым включением диода: а - электрическая схема; б - диаграммы напряжений и токов

У однотактного преобразователя с обратным включением диода (рис. 3.6, а) открытому состоянию силового транзистора VT1 соответствует закрытое состояние выпрямительного диода VD1, вследствие чего энергия от источника входного напряжения постоянного тока накапливается в индуктивности намагничивания силового трансформатора TV1. После перехода транзистора VT1 в закрытое состояние открывается выпрямительный диод VD1, через который накопленная энергия поступает в конденсатор фильтра С1 и нагрузку. Силовой трансформатор в данной схеме выполняет функцию накопителя электроэнергии, поэтому его магнитопровод выполняется с определенным зазором для обеспечения заданного значения индуктивности L.

Временные диаграммы, иллюстрирующие работу преобразователя с обратным включением выпрямительного диода, приведены на рис. 3.6, б. При подаче сигнала управления Uynp в базовую цепь транзистора VT1 его коллекторный ток 1к нарастает по линейному закону [26]:

1к = 1кнач + UextvTl / Ll, (2.2)

где Li - индуктивность намагничивания силового трансформатора, приведенная к первичной обмотке;

1кнач - ток в цепи коллектора транзистора в момент, когда он открывается;

tvTi - время открытого состояния транзистора.

В течение рассматриваемого интервала времени tvri напряжение Uz на нагрузке Z, отключенной от входного напряжения Ubx закрытым диодом VD1, уменьшается по закону

Uz = UzHa4exp(-tvTi / ZCl),

где UzHa4 - напряжение на нагрузке в момент, когда открывается транзистор VT1;

С1 - емкость конденсатора фильтра.

Обычно пульсация напряжения на нагрузке пренебрежимо мала по сравнению с номинальным значением этого напряжения и в расчетах не учитывается.

Во время tvDi открытого состояния диода VD1 уменьшение тока ivDi через диод и тока 1ь2 через индуктивность L2 намагничивания трансформатора TV1, приведенную к его вторичной обмотке, будет иметь линейный характер:

ivDl = iL2 = lKmax(Wl / W2) - UztvDl / L2,

где Wi и W2 - числа витков первичной и вторичной обмоток трансформатора;

1ктах - максимальный ток коллектора транзистора в момент, когда он закрывается.

За время tvDi ток через диод VD1 и индуктивность намагничивания трансформатора снижается до своего минимального значения. Очевидно, что при работе однотактного преобразователя напряжения возможны два различных режима: режим непрерывного тока в индуктивности намагничивания силового трансформатора и режим прерывного тока.

На рис. 3.6, б режим непрерывного тока показан сплошной линией, режим прерывного тока - пунктиром. В первом случае длительность taaKp закрытого состояния транзистора соответствует неравенству

< tvDl-