- •19.Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием на низкие напряжения: принцип работы , выбор элементов, показатели качества.
- •20.Реализация схем компенсационных стабилизаторов напряжения. Элементы схем. Последовательное и параллельное включение регулирующего элемента.
- •21.Преобразователи постоянного напряжения: принцип действия, классификация, основные параметры. Однотактные преобразователи напряжения типа пн
- •22.Однотактные преобразователи напряжения типа пи и типа пв. Однотактные преобразователи напряжения с гальванической развязкой. Принцип работы, основные параметры.
- •23.Двухтактные преобразователи напряжения. Принцип работы, основные параметры
- •24.27.Инверторы: назначение, область применения. Принципы построения. Методы технической реализации. Инверторы напряжения с самовозбуждением.
- •25.Типовые процессы в однофазных инверторах. Типовые схемы инверторов. Анализ кривой выходного напряжения
- •26. Инверторы со ступенчатой формой кривой выходного напряжения. Структурная схема инвертора.
19.Компенсационные стабилизаторы постоянного напряжения с непрерывным регулированием на низкие напряжения: принцип работы , выбор элементов, показатели качества.
Для получения малых выходных напряжений (UВЫХ <Uоп) и в случае, если требуется широкая регулировка выходного напряжения, применяется схема, приведенная на рис. 5.14. В этой схеме источник опорного напряжения подключают к минусовой шине стабили-затора, а сравнивающий делитель (Rl, Rn, R2) питается от суммарного напряжения (Uвых + Uoп). Изменение выходного напряжения влияет на напряжение UR11 на нижнем плече делителя, изменяя потенциал базы транзистора VTy, его базовый и коллекторный токи, а следовательно, напряжение база-эмиттер регулирующего транзистора VT1. Это в свою очередь ведет к изменению напряжения на его коллекторе, обеспечивая стабилизацию выходного напряжения. Так как ошибка стабилизатора ∆UВЫХ в значительной степени зависит от стабильности опорного напряжения, в схеме применяется параметрический стабилизатор, выполненный на стабилитроне VD1 и полевом транзисторе VT2. Как уже отмечалось выше, основным энергетическим показателем стабилизаторов является КПД, для которого применительно к последовательным стабилизаторам можно записать
ŋ=Pвых/Pвх=Uвых*Iн/Uвх*Iк1
где IК1 = Iкэvt1 - ток коллектора регулирующего транзистора VT1. Так как Iн и Iк1, то ŋ= UВЫХ/UВХ.
Из приведенных выражений видно, что КПД тем больше, чем больше отношение напряжений U ВЬ1Х/UВХ.
20.Реализация схем компенсационных стабилизаторов напряжения. Элементы схем. Последовательное и параллельное включение регулирующего элемента.
Компенсационные стабилизаторы непрерывного действия могут быть выполнены как с последовательным, так и с параллельным включением регулирующего элемента (РЭ) относительно нагрузки.
В данных стабилизаторах любые изменения выходного напряжения в схеме сравнения (СС) сравниваются с опорным (эталонным) напряжением. При этом сигнал рассогласования с выхода СС через УПТ(усилитель постоянного тока) поступает на регулирующий элемент РЭ. В схеме с последовательным включением РЭ компенсация осуществляется за счет изменения падения напряжения на самом регулирующем элементе. В схеме с параллельным включением РЭ поддержание уровня выходного напряжения осуществляется за счет изменения тока в нем, в результате чего меняется падение напряжения на Rг (гасящеее сопротивление), включенном последовательно с нагрузкой.
В качестве основной элементной базы в стабилизаторах с непрерывным регулированием используют биполярные и полевые транзисторы, а также операционные усилители. Качественные параметры обеих схем примерно одинаковы.
21.Преобразователи постоянного напряжения: принцип действия, классификация, основные параметры. Однотактные преобразователи напряжения типа пн
Преобразователем напряжения называют устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в электрическую энергию постоянного тока другого уровня напряжения или имеющую гальваническую развязку выходного напряжения от источника энергии. По принципу действия различают однотактные и двухтактные преобразователи постоянного напряжения. В однотактных преобразователях подключение элементов преобразователя и нагрузки к источнику энергии постоянного тока осуществляется один раз за период с помощью одного (или двух, синхронно работающих) устройства переключения. В двухтактных преобразователях подключение к источнику энергии осуществляется два раза за период с помощью как минимум двух переключающих устройств. На рис. 6.1 представлена схема однотактного преобразователя с непосредственной связью типа ПН (с понижением напряжения) .
Рассмотрим работу ОПН в установившемся режиме в предположении идеальности элементов его силовой части. При переводе схемой управления (СУ) силового транзистора VT в режим насыщения к обмотке дросселя L будет приложено напряжение, равное разности напряжений источника энергии U0 и напряжения на нагрузке ин. Под действием этого напряжения дроссель L будет запасать энергию, а ток дросселя iL, равный току стока транзистора VT, будет нарастать практически по линейному закону (ввиду малости переменной составляющей напряжения на нагрузке) от минимального I lmin ДО максимального ILmax значения:
(Uo-Uн)t
iL= icVT = ILmin + L
Диод VD на этом временном интервале закрыт и находится под напряжением, равным напряжению источника энергии U0. При. запирании транзистора VT ЭДС на зажимах обмотки дросселя меняет свой знак и обеспечивает открытие диода VD, в результате чего ранее запасенная дросселем энергия будет через этот диод передаваться в нагрузку и подзаряжать конденсатор С (до тех пор, пока ток дросселя больше тока нагрузки). На этом интервале времени к обмотке дросселя L будет приложено напряжение, равное напряжению на нагрузке, так что ток дросселя будет спадать от ILmax до ILmin по линейному закону. Обозначив длительность открытого состояния транзистора VT через tи, а период преобразования энергии через Т, для приращения тока дросселя ∆IL, можно записать
.
∆IL = ILmax - ILmin= где = tи/T —г относительная длительность включенного состояния транзистора VT; f = 1/Т — частота преобразования
С уменьшением индуктивности дросселя (при прочих неизменных параметрах ОПН) будет увеличиваться приращение тока дросселя ∆IL- При некотором значении этой индуктивности приращение тока дросселя∆IL, становится равным удвоенному значению тока нагрузки Iн — UH/RH. При этом ILmin становится равным нулю, а кривая тока дросселя %\, будет касаться оси времени, не имея разрывов. Такая индуктивность дросселя называется критической Lкр. Эта индуктивность определяет границу между режимами работы ОПН с безразрывными (непрерывными) и разрывными токами дросселя. Согласно выше изложенному и соотношению (6.2) выражение для LKp можно представить в следующем виде:
Lкр = (1-)Uн /(2Iнf). ' (6.3)
Понятно, что при неизменном среднем значении тока нагрузки, в режиме разрывных токов дросселя максимальное значение тока 1ь max оказывается существенно большим по сравнению с режимом безразрывных токов дросселя. Поэтому потери во всех элементах силовой части ОПН будут также существенно выше в режиме разрывных токов дросселя. Обычно в практике применения статических преобразователей для аппаратуры связи LKp рассчитывается исходя из минимального значения тока нагрузки.
В установившемся режиме работы ОПН приращение магнитного потока в дросселе должно быть за период равным нулю, а следовательно, среднее за период значение напряжения на зажимах дросселя ULср Для идеального ОПН, работающего в режиме непрерывных токов, также должно быть равным нулю. Из кривой иL рис. 6.1 следует
ULcр = (Uo-UH)*- UH(l -) = 0. (6.4)
Из последнего соотношения можно установить зависимость между напряжением на выходе идеального однотактного преобразователя типа ПН и напряжением на входе. Эта зависимость называется регулировочной характеристикой. Для идеального ОПН с понижением напряжения, работающего в режиме непрерывных токов дросселя, регулировочная характеристика имеет следующий вид:
Uн = <U0.