1.4.2. Полярно - реверсирующий шип

Его схема (рис.1.4-3,а) может рассматриваться как последовательное соединение понижающего и повышающего ШИП с объединением коммутаторов. Чтобы это показать, на рис. 1.4-3,б изображено простое последовательное соединение понижающего и повышающего ШИП, при этом дроссель L является выходным для понижающего и входным - для повышающего ШИП. Наложим также дополнительное условие на схему рис.1.4-3,б, а именно потребуем, чтобы управляемые ключи S1 и S2 замыкались и размыкались одновременно. Тогда при замкнутых S1, S2 оба диода выключены источникамии, а дроссельL подключен к источнику питания через последовательно соединенные S1,S2, накопляя энергию. При размыкании ключей S1,S2 оба диода одновременно включаются за счет э.д.с. самоиндукции дросселя и происходит передача накопленной энергии нагрузке и конденсатору С. Получается, что оба диода также коммутируют одновременно, и также соединены последовательно. Поэтому их можно объединить, как и управляемые ключи, получая схему рис.1.4-3,a. Она отличается только тем, что при изменении месторасположения дросселя придется изменить направление проводимости диода, чтобы оно было согласовано с направлением тока i, а также полярность напряжения u_н, чтобы оно оставалось для диода запирающим. Изменение полярности напряжения нагрузки в сравнении с питающим стало основанием для того, чтобы назвать получающийся ШИП полярно - реверсирующим.

На рис.1.4-3,в-д приведены диаграммы, поясняющие работу схемы при допущении, что идеально сглажены напряжение нагрузки u_н и ток дросселя i (и). В интервале накопления энергииT_п замкнут S, а VD выключен под воздействием суммы напряжений u_п и. u_н. Напряжение на дросселе в интервале накопления равно u_п, а ток ключа S равен i. В интервале разряда ключS разомкнут, а ток i протекает в диоде и на выходе, поддерживаясь за счет э.д.с. самоиндукции дросселя. Напряжение на обмотке дросселя равно при этом u_н.

В установившемся режиме положительная и отрицательная волны напряжения на обмотке дросселя имеют одинаковые площади, что позволяет определить соотношение между напряжениями нагрузки и питания:

(1.4.3)

Как и следовало ожидать, оно оказалось равным произведению соответствующих соотношений для понижающего и повышающего ШИП. При имеемm , что позволяет, как и в понижающем ШИП, ограничить перегрузки по току путем регулирования . Вместе с тем, при , имеем m, то есть составной ШИП позволяет как понижать, так и повышать напряжение нагрузки против напряжения питания. При  оба напряжения равны.

Ток нагрузки равен среднему току

, откуда (1.4.4.)

Величина i совпадает с амплитудой тока ключа S. В понижающем ШИП имеем , а здесь получаем равенство токов лишь при, а при   имеем i i_н. При  амплитуда тока ключа вдвое превышает ток нагрузки, что является недостатком данного ШИП в сравнении с понижающим. Больше и амплитуда напряжения на ключе S и на диоде VD (она равна , а в понижающем толькоu_п).

Худшие энергетические показатели полярно- реверсивного ШИП объясняются тем, что в нем вся энергия, передаваемая нагрузке, проходит через промежуточный энергонакопитель - дроссель. В повышающем ШИП э.д.с. самоиндукции дросселя добавляется к напряжению питания, давая в сумме напряжение нагрузки. Следовательно, часть энергии потребляется непосредственно от источника питания без преобразования коммутатором.

В связи с недостатками энергетического характера, полярно - реверсирующий ШИП как самостоятельное устройство применяется редко. Однако можно использовать полезно тот же самый факт передачи всей энергии через дроссель, если необходим трансформатор, как это и имеет место в схеме ИВЭП, которая широко распространена , так как содержит всего один магнитный элемент. Она будет рассмотрена в разд. 1.6.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

1. В чем назначение ШИП вообще и в схеме ИВЭП конкретно?

2. Каким образом классифицируются ШИП?

3. Назовите состав схемы понижающего ШИП и поясните принцип его действия.

4. Какова роль запаса энергии в дросселе? Проведите аналогию в действии понижающего ШИП и инерционного механического устройства, приводимого в действие толчками.

5. Прокомментируйте работу системы управления понижающего ШИП.

6. Поясните схемные отличия повышающего ШИП и механизм повышения напряжения нагрузки против питающего. Приведите механические аналоги повышающего ШИП.

7. Сопоставьте понижающий и повышающий ШИП. Обоснуйте предпочтительность применения первого в схемах ИВЭП.

8. Каким образом действует полярно- реверсирующий ШИП? Как его можно свести к последовательному соединению понижающего и повышающего ШИП?

9. Какими недостатками и преимуществами обладает полярно- реверсирующий ШИП? Почему он нашел широкое применение в ИВЭП малой мощности?

5. Основные схемы ИВЭП.