3. Обратноходовой преобразователь с трансформатором

Исходные данные:

Транзистор n-p-n.

Диод 30BQ060 (Диод Шоттки).

Рисунок 4.3.1 -Схема обратноходового преобразователя для режима разрывного тока

Рисунок 4.3.2 -Изменение напряжений и приведенного суммарного тока трансформатора в разрывном режиме обратноходового преобразователя

Рисунок 4.3.3 -Упрощенная схема преобразователя для обратного хода

Рисунок 4.3.4 -Изменение напряжений и приведенного суммарного тока трансформатора в упрощенной схеме для обратного хода трансформаторного преобразователя

Источники высокочастотных осцилляций

Рисунок 4.3.5 -Схема замещения диода на обратном ходе трансформаторного преобразователя

Для оценки емкости конденсатора Cdв схеме замещения использовалась частота высокочастотных колебаний в схеме. Соответствующая емкость колебательного контура вычислялась по формуле для значений частоты f=510кГц и индуктивности L=330мкГн:

Величина сопротивления замещения Rd в частично закрытом состоянии диода влияет на скорость затухания высокочастотных колебаний. Соответственно, было подобрано значение Rd=10kOmдля закрытого состояния диода.

Рисунок 4.3.6 -Переходные процессы в схеме замещения диода в разных фазах обратного хода. Интервал 2 мс; открытый диод; IL = 17мА; Rd = 0.1 Ом

Рисунок 4.3.7 -Переходные процессы в схеме замещения диода в разных фазах обратного хода. Интервал 12 мкс; открытый диод; IL = 17мА; Rd = 0.1 Ом

Рисунок 4.3.8 -Переходные процессы в схеме замещения диода в разных фазах обратного хода. Частично закрытый диод; IL = 0.3 мА; Rd = 1 МОм;

Рисунок 4.3.9 -Упрощенная схема вторичной цепи преобразователя для обратного хода

Рисунок 4.3.10 -Изменение напряжений и приведенного суммарного тока трансформатора в упрощенной схеме для обратного хода трансформаторного преобразователя

Подводя общий итог исследований колебательных процессов на обратном ходе импульсных преобразователей, работающих в разрывном режиме тока или магнитного поля, модно сделать следующее заключение.

В разрывном режиме возможно возникновение значительных осцилляций напряжений, вызванных незначительными колебаниями токов индуктивности и трансформатора. Эти колебания обусловлены паразитными емкостями и нелинейностями элементов, в частности, - емкостью перехода и нелинейностью диода.

Заключение

Импульсные преобразователи в энергетике используются как важнейшие элементы стабилизаторов напряжения, которые используются для питания различного электрооборудования, в том числе и для зарядки аккумуляторов. Кроме того, они используются в преобразователях напряжения, для получения переменного напряжения промышленной частоты, необходимых для работы большинства бытовых и промышленных потребителей электрической энергии.

Несмотря на множество непростых моментов, импульсные преобразователи напряжения применяются широко, а работающие на высокой частоте (десятки-сотни килогерц) обладают рядом преимуществ, так:

Высокий КПД, вплоть до 97%;

Малая масса;

Малые габариты.

Кроме того, импульсные методы преобразования позволяют, уменьшить материалоемкость источников электропитания, их массу и габариты. Это достигается путем повышения частоты преобразованияf_пр  энергиипостоянного напряжения, т. е. увеличением частоты переключения полупроводниковых приборов. При этом происходит снижение емкости конденсаторов фильтров, а также уменьшение индуктивности дросселей и трансформаторов. Например, повышениеf_пр от десятков герц, например 50 Гц, до нескольких десятков, сотен килогерц приводит к уменьшению массы и габаритов силовых реактивных элементов в 5–15 раз.

К недостаткам импульсных преобразователей нужно отнести повышенное электромагнитное излучение. Поскольку форма импульсов несинусоидальная, кроме основной частоты, большая доля высокочастотных гармоник. Поэтому импульсные преобразователи напряжения не рекомендуется использовать для питания высокочувствительных и высокоточных устройств.

Список использованной литературы

1. Кубов В.И. Исследование схем импульсных источников питания в SwCAD/LTspice. СПб: МК-Пресс, 2010.

2. Сохор Ю.Н. Моделирование устройств впакете LTspice/SwCAD. ППИ, 2008.

3. LTspice/SwCAD III. Design Simulation and Device Models. www.linear.com/designtools/software/index.jsp.

4. Additional elements for SwCAD. www.forest2.homeip.net/Electronics.

5. Браун М. Источники питания. Расчет и конструирование. Киев: МК-Пресс, 2005.

6. Фоллкенберри Л. Импульсные источники питания. В кн.: Фоллкенберри Л.М. Справочное пособие по ремонту электрических и электронных систем. Москва: Энергоатомтдат, 1989.