Лекция №26 Преобразователи напряжения Преобразователи напряжения Если источник постоянного первичного напряжения имеет одну величину, а для нормального функционирования аппаратуры необходима другая величина, то применяют специальные устройства, называемые преобразователями постоянного напряжения. Они выполняют функцию, обратную выпрямлению переменного тока, т. е. преобразуют в энергию переменного тока энергию постоянного тока. Затем полученное переменное напряжение трансформируется, выпрямляется и отфильтровывается сглаживающими фильтрами. В настоящее время полупроводниковые преобразователи напряжения вытеснили все другие типы преобразователей ввиду высокого КПД (70 ... 90)%, малых габаритов и массы, большого срока службы, бесшумности. Основной частью любого преобразователя напряжения является инвертор, осуществляющий получение переменного тока из постоянного. Основой инвертора является трансформатор, для нормального функционирования которого требуется наличие устройства, периодически размыкающего и замыкающего цепь постоянного тока. Наличие прерывателя ведет к появлению в магнитопроводе трансформатора изменяющегося во времени магнитного потока. Наиболее полно отвечает модели идеального ключа транзистор, позволяющий за очень малое время осуществлять переход из одного состояния (насыщения) в другое (отсечки). Преобразователи напряжения Упрощенно схему силовой цепи однотактного инвертора можно представить в виде, показанном на рисунке. Rвых S1 T1 U1 U2 Rн Iк Iмакс Iмин Pрас Uост Uкэ Uкэ Рассмотрим семейство выходных характеристик транзистора и нагрузочную прямую. Транзистор может находиться в двух состояниях: включенном (насыщен) и выключенном (отсечка). Из рисунка видно, что в активном режиме транзистор рассеивает мощность в несколько раз большую, чем во включенном и выключенном состояниях. Таким образом, значительная мощность, рассеиваемая в течение очень малого времени, определяется скоростью переключения транзистора. Преобразователи напряжения Считая, что время включения и выключения транзистора одинаково и равно времени установления tу, можно показать, что среднее значение потерь мощности в переходных режимах с периодом коммутации T, составляет: Pпер = U Iмакс tу / (3 T). Отсюда видно, что увеличение частоты переключения транзисторов (что желательно для уменьшения массы трансформатора и сглаживающего фильтра) имеет предел, обусловленный инерционностью транзистора. При повышении частоты переключения длительность переходных процессов в транзисторе становится сравнимой с длительностью импульса тока коллектора. Как следствие увеличиваются потери в переходных режимах, форма переменного напряжения значительно отличается от прямоугольной и уменьшается КПД инвертора. Поэтому частота переключения берется не более 30 ... 50 кГц. Преобразователи напряжения VT1 + Т1 Rн VT2 Rб1 Rб2 На практике широко применяются двухтактные схемы инверторов. В них сердечник трансформатора не подмагничивается, что позволяет сократить его габариты. Одна из схем инвертора показана на рисунке. Схема представляет собой релаксационный генератор переменного напряжения прямоугольной формы с трансформаторной обратной связью. К выходу инвертора подключаются схемы выпрямления, фильтрации, стабилизации. Преобразователи напряжения Преобразователи напряжения Преобразователи напряжения Преобразователи напряжения Преобразователи напряжения
