34. Статические преобразователи постоянного напряжения. Назначение. Принципы построения и функционирования. Общие сведения. Классификация, область применения.

Статические преобразователи применяют при питании радиоэлектронной аппаратуры от сети переменного тока промышленной частоты. Энергия, потребляемая от сети промышленной частоты, преобразуется полупроводниковыми преобразователями на повышенной (до 100 кГц) частоте. При таком построении вторичных источников электропитания (ИВЭП) трансформация и последующая фильтрация напряжений производятся на повышенной частоте, что позволяет существенно уменьшить массу и габариты трансформаторов и сглаживающих фильтров.

В преобразователях постоянного напряжения постоянный ток одного напряжения преобразуется в постоянный или переменный ток другого напряжения. Преобразователи, преобразующие энергию постоянного тока в энергию переменного тока, называются инверторами, а процесс преобразования энергии постоянного тока в энергию переменного тока — инвертированием.

Если на выходе преобразователя требуется получить постоянный ток, то после инвертора включается выпрямитель. Такой преобразователь с выходом на постоянном токе называют конвертором.

Преобразование постоянного тока в переменный осуществляют путем периодического подключения нагрузки или первичной обмотки трансформатора к сети постоянного тока с противоположной полярностью. При этом на нагрузке появляется переменное напряжение прямоугольной (в простейшем случае) формы. Таким образом, инвертор содержит переключающее устройство, которое периодически изменяет полярность напряжения на первичной обмотке трансформатора (или непосредственно на нагрузке). В большинстве практических случаев нагрузка включается через трансформатор, который преобразует переменное напряжение и обеспечивает электрическую изоляцию нагрузки от питающей сети.

Для уменьшения потерь мощности в преобразователе элементы переключающего устройства, применяемые в качестве ключей, должны иметь возможно меньшее сопротивление в открытом состоянии и возможно большее сопротивление в закрытом. В качестве элементов переключающих устройств в статических преобразователях энергетически выгодно применять транзисторы, работающие в режиме переключений, и тиристоры.

Транзисторные преобразователи выполняются преимущественно на сравнительно небольшую выходную мощность (до нескольких кВА). Преобразователи на большие мощности (десятки кВА), работающие от сети постоянного тока с повышенным напряжением, выполняют на тиристорах.

По способу возбуждения колебаний различают преобразователи с самовозбуждением и с независимым возбуждением. Преобразователи с самовозбуждением представляют собой релаксационные генераторы с трансформаторной положительной обратной связью. Преобразователи с независимым возбуждением состоят из задающего генератора и усилителя мощности. Задающим генератором в большинстве случаев является маломощный преобразователь с самовозбуждением. Транзисторные преобразователи с самовозбуждением применяют при мощности в нагрузке до нескольких десятков ватт, при большей мощности используют преобразователи с независимым возбуждением.

По принципу действия различают однотактные и двухтактные преобразователи постоянного напряжения. В однотактных преобразователях энергия из сети постоянного тока передается в нагрузку в течение одного из двух тактов работы преобразователя. В двухтактных схемах рабочими являются оба такта, т. е. энергия из сети постоянного тока передается в нагрузку в течение обоих тактов работы преобразователя.

Транзисторные и тиристорные преобразователи подразделяются на нерегулируемые и регулируемые. Регулируемые преобразователи используются как регуляторы и стабилизаторы постоянного и переменного напряжения.

Преобразователи классифицируются также по числу фаз выходного переменного напряжения (одно-, трехфазные и т.д.); по форме этого напряжения (с синусоидальной, прямоугольной, ступенчатой и другой формой); по наличию стабилизации и способу управления выходным напряжением и частотой, а также по ряду других признаков.