ТОП 10:

Двухтактный преобразователь напряжения



Двухтактный преобразователь напряжения, собранный по схеме с общим эмиттером (рисунок 14.3), состоит из двух транзисторов VT1 VT2 и трансформатора, имеющего три обмотки: коллекторную (состоит из двух полуобмоток и ), базовую (состоит из двух полуобмоток и ) и выходную . Как и в однотактном преобразователе, коллекторная обмотка является первичной, а базовая - обмоткой обратной связи. Магнитопровод трансформатора выполняется из материала с прямоугольной петлей гистерезиса (рисунок 14.4,а); в качестве материала для магнитопровода используется пермаллой и ферриты различных марок. Делитель напряжения R1 R2 обеспечивает запуск преобразователя, поскольку при включении питающего напряжения UВХ на резисторе R1 (рисунок 14.3) появляется небольшое падение напряжения (в среднем 0,7 В), минус которого приложен к базам транзисторов. Это напряжение выводит рабочую точку транзистора в область больших токов, обеспечивая самовозбуждение генератора. Конденсатор С1 повышает надежность процесса самовозбуждения. Емкость C1 подбирается экспериментально; значение ее находится в пределах от 0,1 до 2 мкФ.

Рисунок 14.3. Двухтактный полупроводниковый преобразователь напряжения, собранный по схеме с общим эмиттером

 

Рисунок 14.4 - К принципу действия двухтактного преобразователя напряжения

а —петля гистерезиса магнитопровода импульсного трансформатора; б —диаграммы напряжений, магнитного потока и токов в схеме

Принцип работы схемы двухтактного преобразователя стоит в следующем. При включении напряжения питания UВХ падение напряжения на R1 откроет оба транзистора VT1 и VT2, при этом вследствие разброса параметров транзисторов токи iК1 и iК2, протекающие по ним, не могут быть совершенно одинаковыми. Допустим iК1 > iК2, при этом в магнитопроводе трансформатора возникнет магнитный поток, направление которого определяется преобладающим током коллектора iК1 (рисунок 14.3, направление iК1 показано плотными стрелками). Этот поток наводит ЭДС на всех обмотках трансформатора (рисунок 14.3, знаки без скобок), причем ЭДС, наводимая в базовых полуобмотках wБ1, wБ2, со­здаст на базе VT1 «минус», а на базе VT2 «плюс», что приведет к еще большей разнице в токах iК1 и iК2. Благодаря положительной обратной связи в схеме процесс открытия VT1 и закрытия VT2 протекает лавинообразно и весьма быстро приводит транзистор VT1 в режим насыщения. К полуобмотке wК1 окажется приложенным напряжение

UК1мах=UВХ-UКЭ1нас,

где UКЭ1нас — падение напряжения на открытом транзисторе VT1.

Транзистор VT1 будет открыт до тех пор, пока магнит­ный поток трансформатора не достигнет значения ФS (поток насыщения). Как видно из рисунка 14.4,а, при прямоугольной петле гистерезиса трансформатора магнитный поток далее почти не изменяется, оставаясь практически постоян­ным, а, как известно из теории трансформаторов, при постоянном магнитном потоке в обмотках трансформа­тора ЭДС наводиться не может. По этой причине в момент достижения магнитным потоком значения ФS исчезают (или становятся весьма малы) ЭДС во всех обмотках трансформатора, а соответственно и токи в этих обмотках.

Резкое уменьшение токов в обмотках вызывает появле­ние в них ЭДС противоположной полярности (рисунок 14.3, зна­ки в скобках), т.е. на базе VT1 появится положительное напряжение по отношению к эмиттеру и транзистор VT1 за­кроется, а на базе транзистора VT2 появится отрицательное напряжение по отношению к эмиттеру, что приводит к отпи­ранию VT2 и к появлению тока iК2 в полуобмотке wК2 (на­правление iК2 показано пунктиром). Это вызывает увеличе­ние отрицательного напряжения в базе VT2 и дальнейший рост тока iК2, этот процесс протекает лавинообразно и в результате (при открытом VT2) к полуобмотке wК2 окажется приложенным напряжение

UК2мах=UВХ-UКЭ2нас,

Таким образом, напряжение на каждой из полуобмоток wК1 и wК2 определяется формулами и имеет форму прямоугольных импульсов (рисунок 14.4, б, график uК).

Скорость, с которой происходит процесс отпирания и запирания транзисторов, т. е. крутизна фронтов импульсов UК в значительной степени зависит от собственной (паразитной) емкости транзисторов и обмоток трансформаторов, а также от индуктивности рассеяния трансформатора. Искажение прямоугольной формы напряжения UК, вызванное перечисленными факторами, приближает ее к синусоидальной, что ухудшает условия работы транзисторов, поскольку переход схемы из одного состояния в другое происходит медленно и на транзисторах выделяется дополнительная мощность, увеличивающая их нагрев. Во вторичную обмотку wВЫХ трансформируются импульсы выходного напряжения UВЫХ, параметры которого определяются соотношением w2 и wВЫХ.

Частота генерации преобразователя

где UКЭнас — падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения; UR - падение напряжения на активном сопротивлении половины первичной обмотки трансформатора, В; wК — число витков половины вторичной обмотки (wК = wК1 = wК2); Вs — значение индукции насыщения, Тл; SС — площадь сечения магнитопровода трансформатора.

Как видно из выражения, частота генерации преобразовав fП зависит от напряжения источника питания UВХ и от тока нагрузки I0. Дело в том, что при увеличении тока нагрузки увеличивается ток на выходе инвертора (IВЫХ), а следовательно, возрастает ток в первичной обмотке (ток IК). Увеличение тока IК приведет к увеличению падения напряжения на ней, т. е. UR, и частота fП уменьшится.

При коротком замыкании на выходе преобразователя транзисторы VT1 и VT2 выходят из режима насыщения и генерация срывается. При устранении короткого замыкания схема легко возбуждается; таким образом, данная схема нечувствительна к коротким замыканиям.

При работе схемы, когда один из транзисторов заперт, напряжение между его эмиттером и коллектором, как это видно из схемы на рисунке 14.3, равно сумме напряжения питания и напряжения на нерабо­тающей половине коллекторной обмотки, что вместе состав­ляет почти 2UBX. При рассмот­рении работы схемы не учиты­валась индуктивность рассея­ния трансформатора Ld, резко изменяющаяся при насыщении магнитопровода, т. е. во время переключения транзисторов, Вследствие чего на коллекторе запираемого транзистора соз­дается бросок напряжения, превышающий 2UBX. Для устранения возможного пробоя транзисторы часто шунтируются стабилитронами VD1, VD2 с напряжением стабилизации, равным 2 UВЫХ; в момент запирания транзистора пробива­ется соответствующий стабилитрон, предохраняя таким об­разом транзистор от пробоя (рисунок 14.5).

Рисунок 14.5 – Схема преобразователя напряжения с защитой транзисторов при перенапряжениях







Последнее изменение этой страницы: 2016-09-19; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.239.167.74 (0.007 с.)