3.Преобразователи постоянного напряжения.

10.1. Классификация преобразователей постоянного напряжения

Преобразователи постоянного напряжения (ППН) предназначены для пре-

образования постоянного напряжения одного уровня в постоянное напряжение

другого уровня с высоким КПД. Иногда их называют конверторами. Они служат

для питания нагрузки постоянным напряжением Uн, отличающимся по величине

от напряжения источника питания Ud.

По построению ППН делятся:

а) на двухзвенные ППН, состоящие из автономного инвертора (АИ), преобра-

зующего постоянное напряжение в переменное, и выпрямителя. Трансформатор,

стоящий между выпрямителем и АИ, позволяет получить на выходе напряжения

как меньшие, так и большие входного.

б) на непосредственные ППН, выполненные на основе прерывателей [6, 21,

35, 47, 58, 62].

Двухзвенные ППН чаще всего применяются в источниках питания систем

управления и автоматики. Построения выполнены при допущении, что транзистор и диод

идеальны, емкость конденсатора Cф = ∞, а ток в цепи нагрузки непрерывен. Диод

VD служит для пропускания тока, проходящего при выключении транзистора VT

за счет энергии, запасенной в индуктивности нагрузки. Конденсатор Cф уменьша-

ет потери в источнике питания, делая потребление энергии от него более посто-

янным. Если транзистор VT включается в момент t1, напряжение источника пита-

ния прикладывается к нагрузке (к нагрузке прикладывается импульс напряжения),

а когда он выключается в момент t2, ток нагрузки протекает за счет энергии, запа-

сенной в индуктивности Lн, и замыкается через диод VD. В момент t3 процессы

повторяются.

Для регулирования напряжения на выходе ППН изменяют длительность вклю-

ченного состояния транзистора. Регулирование напряжения, при котором частота подачи импульсов на нагрузку постоянна, но изменяется их длительность, назы-

вается широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). ППН, в которых применяет-

ся такой способ регулирования, называют широтно-импульсными преобразова-

телями (ШИП).

Билет 23

1.Схема усилителя с термокомпенсацией.

Работа таких схем довольно проста – при повышении температуры уменьшается сопротивление терморезистора R_Т, в результате чего база становиться более положительной относительно более отрицательного коллектора, следовательно, транзистор призакрывается.

При применении терморезистора нет полной компенсации изменению токов транзистора, так как закон изменения сопротивления R_Т от температуры (R_Т = f(TC) ) и закон изменения токов транзистора не одинаков, поэтому вместо R_Т применяют p-n-переходы (плоскостные диоды) или схемы стабилизаторов базового или эмиттерного тока. Замену элементов делителей производят последовательно-параллельными цепочками величины сопротивления которых (с учетомr прямого и r обратного диода) подбирается равным сопротивлению резистора R_д2 при 20 °С.

2. Интегратор на оу

Интегрирует (инвертированный) входной сигнал по времени.

где   и   — функции времени,   — выходное напряжение интегратора в момент времени t = 0.

• Данный четырехполюсник можно также рассматривать как фильтр нижних частот.

• Некоторые потенциальные проблемы:

  • Обычно предполагается, что у входного напряжения V_in отсутствует постоянная компонента (т.е. усреднениеV_in по времени даёт ноль). В противном случае выходное напряжение будет дрейфовать, со временем выходя за пределы рабочего диапазона напряжений, если конденсатор не подвергать периодической разрядке.

  • Даже если V_in не смещено, токи смещения и утечки на входах операционного усилителя могут создать нежелательную постоянную добавку к V_in и, таким образом, привести к дрейфу выходного напряжения. Дрейф можно уменьшить путём балансировки входных токов и введением резистора сопротивлением R в цепь заземления неинвертирующего входа.

  • Поскольку в этой схеме отсутствует обратная связь по постоянному току (конденсатор не пропускает ток с нулевой частотой), смещение выхода может оказаться любым, т.е. конструктор не может управлять напряжением V_initial.

Эти проблемы можно частично решить введением резистора с большим сопротивлением R_F, шунтирующего конденсатор. На достаточно высоких частотах f >> 1/R_FC влияние этого сопротивления пренебрежимо мало; при этом на низких частотах, где существенны проблемы ненулевого смещения и дрейфа, резистор обеспечивает необходимую обратную связь по постоянному току. Он снижает усиление интегратора по постоянному току от, формально говоря, бесконечности до конечного значения R_F/R.