3. Прямоходовые и обратноходовые однотактные преобразователи
На рис. 4 и рис. 5 приведены типовые схемы обратноходового и прямоходового преобразователей соответственно. Обратим внимание на то, что на этих схемах преобразователи питаются напряжением, полученным выпрямлением напряжения сети переменного тока без использования сетевого трансформатора. Такое схемное решение находит широкое применение в источниках питания различной аппаратуры, включая и бытовую технику.
На этих схемах также показаны цепи обратных связей, по которым сигнал от выхода подается на цепь управления транзистора силовой схемы. Каждая цепь обратной связи кроме передачи сигнала, пропорционального напряжению нагрузки, должна обеспечивать также и гальваническую развязку цепи управления транзистора и цепи нагрузки для того, чтобы выход преобразователя и нагрузка не имели бы потенциальной связи с питающей сетью переменного тока. Обычно такая потенциальная развязка выполняется с помощью трансформатора малой мощности или соответствующей оптопары [4].
3.1. Однотактный обратноходовой преобразователь
Рассмотрим собственно однотактный обратноходовой преобразователь [1, 2, 4, 5, 7] на рис. 32.
Обратноходовой преобразователь работает следующим образом. Транзистор VT1 управляется широтно-импульсным модулятором (ШИМ). Когда VT1 открыт, ток в первичной обмотке трансформатора линейно увеличивается. Этот трансформатор фактически является дросселем с вторичной обмоткой и, в отличие от обычного трансформатора, накапливает в себе существенную энергию.
Когда транзистор VT закрывается, магнитный поток в сердечнике трансформатора начинает уменьшаться, на обмотках трансформатора наводится ЭДС. Под воздействием ЭДС вторичной обмотки по ней начинает протекать ток i2.
Рис. 31.Силовая схема и схема управления ДППН II
Ток i2 заряжает конденсатор С и также течет в нагрузку. На рис. 32 показаны импульсы токов i1=iк и i2 во время включенного и выключенного состояний транзистора VT. Ток i1 течет во время включенного состояния, а ток i2 – во время выключенного состояния транзистора VT и поддерживает постоянное напряжение на конденсаторе С, uС=uнг.
Если выходная нагрузка увеличивается, необходимо только увеличить длительность включенного состояния транзистора VT, во время которого ток i1 достигнет более высокого значения, что создаст в результате более высокий ток i2 во вторичной обмотке во время выключенного состояния транзистора VT и, наоборот, при уменьшении нагрузки ток i2 уменьшает свое значение.
Если выходное напряжение сравнить с опорным напряжением, и полученной разностью управлять ШИМ, то получится замкнутая по напряжению система стабилизации напряжения нагрузки, и схема автоматически будет сохранять постоянное значение выходного напряжения.
В обратноходовом преобразователе длительность включенного состояния транзистора должна быть больше длительности выключенного состояния для того, чтобы большее количество энергии было запасено в трансформаторе и передано в нагрузку.