- •Предисловие
- •1. Ивэп для питания электронной аппаратуры
- •1.1. Основные требования к ивэп для питания электронной аппаратуры
- •1.2 Структурная схема ивэп для питания электронной аппаратуры. Классификация электронных трансформаторов
- •1.3 Электронные трансформаторы постоянного напряжения ( тпн )
- •1.3.1 Тпн с насыщающимся силовым трансформатором (схема Ройера)
- •1.3.2 Тпн с насыщающимся управляющим трансформатором (схема Енсена).
- •1.3.3 Узел пуска - форсировки
- •1.3.5 Односторонее насыщение сердечника силового трансформатора
- •1.3.6 Однотактные тпн
- •1.3.7 Выбор схемы тпн и определение ее основных параметров
- •1.3.7.2 Параметры коммутаторов
- •1.3.7.3 Частота промежуточного звена
- •1.3.7.4 Параметры силового трансформатора
- •1.3.7.5 Управляющий трансформатор
- •1.3.7.6 Выбор схемы тпн
- •1.4 Широтно - импульсные преобразователи
- •1.4.1 Понижающий и повышающий преобразователи
- •1.4.2. Полярно - реверсирующий шип
- •1.5.1. Способы соединения шип и тпн
- •1.5.2. Квазипрямоугольный ивэп
- •1.5.3. Прямоходовой преобразователь.
- •1.5.4. Обратноходовой преобразователь
- •1.6. Радиопомехи. Помехоподавляющие фильтры и помехозащитное конструирование
- •1.6.1. Причины радиопомех и их виды
- •1.6.2. Количественные характеристики помех
- •1.6.3. Помехоподавляющие фильтры
- •1.6.4. Расчет фильтра по заданному коэффициенту ослабления n
1.5.1. Способы соединения шип и тпн
1.5.2. Квазипрямоугольный ивэп
Он получается введением двухтактного ТПН с полумостовой, мостовой или нулевой схемами инвертора в сечение DD’ в ШИП ( рис. 1.5-1 ) и объединением коммутаторов инвертора и ШИП. На рис. 1.5-2 приведена схема квазипрямоугольного ИВЭП с полумостовым инвертором. Она отличается от полумостового ТПН введением дросселя в выходной фильтр и изменением способа управления транзисторами, что позволяет дополнительно реализовать функции коммутатора ШИП.
При включении одного из транзисторов напряжение поступает на первичную обмотку трансформатора. Это соответствует состоянию "импульс " вШИП. Для получения паузы оба транзистора выключаются. Выходной ток iв выпрямителя при этом не прерывается, поддерживаясь за счет энергии, накопленной дросселем L. Э.д.с. самоиндукции дросселя, преодолевая действие напряжения нагрузки, открывает оба диода и ток iв распределяется поровну между двумя ветвями с диодом и вторичной полуобмоткой. Трансформатор не оказывает процессу одновременного открывания диодов сопротивления, поскольку равные токи ветвей направлены в полуобмотках встречно и сердечник не намагничивается. Напряжение на обмотках трансформатора в интервале паузы t1t2 равно нулю, поскольку вторичная обмотка замкнута накоротко проводящими диодами. Оно имеет почти (квази) прямоугольную форму(рис.1.5-1,б). На выходе выпрямителя действует напряжение обычной для ШИП формы с удвоенной частотой инвертора (рис. 1.5-1,в).
Таким образом, транзисторные и диодные ключи, рассматриваемые по отдельности, реализуют двухтактное инвертирование и выпрямление, а в попарной коммутации они реализуют функцию ШИП.
Пример исполнения системы управления и защиты квазипрямоугольного ИВЭП показан на рис. 1.5-3. Элементы силовой схемы наведены жирными линиями. Напряжение сети через предохранители, резистор, ограничивающий бросок тока при первоначальном заряде фильтрового конденсатора С1 и помехоподавляющие фильтры поступает на вход выпрямителя, снабженного RC - цепочкой для ограничения коммутационных перенапряжений. Транзисторы инвертора снабжены RCD - цепочками для разгрузки от коммутационных потерь при выключении. Затем следуют силовой трансформатор, нулевой выпрямитель с защитой диодов от коммутационных перенапряжений, силовой LC- фильтр, помехоподавляющие фильтры и тиристорный короткозамыкатель, срабатывающий при повышении напряжения нагрузки выше заданного порога. Ток разряда конденсатора ограничивается при этом дополнительным резистором.
Система управления (СУ) инвертора работает по принципу независимого возбуждения, но с пропорционально- токовым управлением транзисторами. Широтно-импульсный модулятор содержит задающий генератор ЗГ , генератор пилообразного напряжения ГПН, компаратор КМ, и действует по принципу, описанному в разделе 1.4.
Управляющее напряжение модулятора с помощью диодной логики выбирается наибольшим из выходных напряжений трех блоков правой части СУ. Основным из них является усилитель рассогласования по напряжению, который усиливает разность между фактическим напряжением нагрузки uн и напряжением задания uз. Если первое возрастает, то увеличивающееся управляющее напряжение uу уменьшит длительность импульса tи (рис.1.4-1,б), а при снижении uн схема действует в обратном направлении. Результатом работы этого узла является стабилизация напряжения нагрузки.
Усилитель рассогласования по току ограничивает токовые перегрузки. Сигнал, пропорциональный фактическому току нагрузки, снимается с шунта R и сравнивается с двумя порогами iз1 и iз2 (второй из них больше). При достижении током первого порога появляется и начинает плавно, по мере увеличения разности iн-iз1, нарастать выходной сигнал блока, что ведет к снижению tи и ограничению, тем самым, длительных токовых перегрузок. При коротком замыкании (КЗ) быстро нарастающий ток нагрузки iн достигает второго порога iз2 и тогда скачкообразно появляется сигнал uу, достаточный для полного выключения инвертора (tи=0). Тем самым ускоряется действие защиты при КЗ.
Необходимо защитить чувствительные к перенапряжениям микросхемы питаемой аппаратуры при возможных сбоях в работе системы управления, приводящих к устранению паузы tп и повышению выходного напряжения. Узел защиты УЗ срабатывает при перенапряжениях и включает тиристорный короткозамыкатель, а также подает большое напряжение на компаратор с целью ограничивания тока КЗ путем уменьшения tи (если этот канал не вышел из строя).
СУ питается от выпрямителя с трансформатором, который хотя и работает при частоте сети , но имеет малые размеры в связи с малой потребляемой мощностью ( блок питания БП ).
Аналогичным образом выполняется СУ и защита в рассматриваемых далее однотактных преобразователях.