2. Полупроводниковые сифу

Полупроводниковые СИФУ основаны на так называемом синхронном принципе, который заключается в том, что в таких системах происходит непрерывное сравнение двух входных сигналов:

• Управляющего напряжения (постоянного идеально сглаженного);

• Опорного напряжения (переменного, пилообразного, синусоидального и т. д.).

При равенстве (синхронизации) этих двух сигналов на выходе системы управления формируются управляющие импульсы.

Структурная схема полупроводниковой синхронной СИФУ представлена на рисунке 6.8.

Рисунок 6.8 – Структурная схема полупроводниковой синхронной СИФУ

На схеме показано:

ГОН – генератор опорного напряжения;

УС – устройство сравнения;

УФИ – усилитель-формирователь импульсов.

Генератор опорного напряжения ГОН предназначен для формирования опорного напряжения U_ОП, чаще всего это напряжение пилообразной формы (рисунок 6.9). Поэтому его также называют ГПН – генератор пилообразного напряжения.

Рисунок 6.9 – График опорного напряжения

Однако существуют более простые и унифицированные СИФУ, в которых в качестве опорного напряжения используют синусоидальное напряжение одной фазы питающей сети (рисунок 6.10).

Рисунок 6.10 – График опорного напряжения

Устройство сравнения предназначено для сравнения по амплитуде управляющего напряжения U_Уα, которое имеет форму постоянного идеально сглаженного напряжения (рисунок 6.11) и может изменять по величине, и опорного напряжения, амплитуда которого в процессе работы устройства не меняется. Устройство сравнения зачастую называют также нуль-орган.

U_Уα - U_ОП =0.

Существует еще одно название амплитудный селектор.

Рисунок 6.11 – Управляющее напряжение

Усилитель-формирователь импульсов УФИ предназначен для усиления выходного напряжения. При этом функция формирования переднего фронта импульса в этом устройстве обычно не выполняется в виду того, что выходное напряжение имеет форму импульса очень малой длительности.

Принцип действия синхронных СИФУ поясним с помощью семейства временных диаграмм (рисунок 6.12).

Рисунок 6.12 – Временные диаграммы, поясняющие принцип действия синхронных СИФУ

Если опорное напряжение изменяется по закону синуса, тогда уравнение можно записать:

.

Момент синхронизации опорного и управляющего напряжений, соответствующий моменту подачи управляющего импульса соответствует значению ωt=α. Тогда

.

Следовательно

.

Если момент естественной коммутации (начало координат) сместить на , то . Тогда уравнение регулировочной характеристики преобразовательного устройства, работающего на индуктивную нагрузку, будет иметь вид:

.

Для обеспечения фазового сдвига на , что соответствует функции Cos в регулировочной характеристике, применяют входные трансформаторы, имеющие специальные схемы соединения вторичной обмотки.

1 Момент естественной коммутации – это момент перехода входного напряжения или тока через ноль.