Тема: Однотактные преобразователи постоянного напряжения (ОПН)

Однотактные преобазователи (ОПН), как и двухтактные ППН, предназначены для преобразования энергии постоянного тока одного значения напряжения в другое значение постоянного напряжения

Однотактный инвертор

• Модель инвертора содержит один ключ и трансформатор,

Пока ключ открыт (время импульса, когда транзистор в состоянии насыщения) существует магнитный поток и в обмотках индуцируются ЭДС. Когда ключ размыкается (транзистор входит в состоянии отсечки), трансформатор отключается от источника постоянного напряжения. .

• Для того, чтобы в паузе (когда транзистор закрыт) магнитный поток существовал и имел противоположное направление, необходимо создать путь, по которому во время паузы разряжалась бы энергия, запасённая первичной обмоткой во время импульса

• В целом, длительность импульса больше длительности паузы, поэтому режим работы и транзистора, и трансформатора несимметричный, т.е. и ток коллектора насыщенного транзистора, и магнитный поток в трансформаторе имеют постоянную составляющую

• Транзистор: i_K (t) = I_{K НАС 0} + i_{K ~} (t)

• Магнитопровод

трансформатора: Ф(t) = ± Ф₀ + Ф_~ (t)

при: 0 ≤ t ≤ Т_И

Путь разряда первичной обмотки может строиться на основе установки:

• дополнительной обмотки трансформатора;

• дополнительного транзистора той же полярности, что и основной, или противоположной;

• специального конденсатора параллельно первичной обмотке

• Опн с передачей энергии в импульсе

Величина индуктивности вторичной обмотки выбирается меньше критической. При этом транзистор включается «мягко» (без потерь энергии и переходных процессов). Ток коллектора насыщенного транзистора растёт линейно от нуля (треугольная форма i_{K НАС}).

• В этом ОПН нет отдельного накопителя энергии. В качестве накопителя используется индуктивность вторичной обмотки трансформатора( с величиной меньше критической)

• ОПН с передачей энергии в импульсе (обратно-ходовая схема) функционирует со сглаживающими фильтрами, начинающимися с ёмкости и при мощностях нагрузки ≤ 100 Вт

• При выключении транзистора во вторичной обмотки трансформатора развивается помеха (кратковременный переходный процесс), в (2  4 ) раза больше напряжения источника

Работа схемы

При включении транзистора запирается выпрямительный диод Д. При этом начинает заряжаться вторичная обмотка (накопитель энергии L_W2, а конденсатор сглаживающего фильтра C_Ф – разряжаться на нагрузку. По окончании t_И транзистор выключается, открывается выпрямительный диод и вторичная обмотка отдаёт накопленную энергию конденсатору C_Ф. Во вторичной обмотке развивается очень большая кратковременная помеха. Во время паузы t_П t_П разряжается через блокировочный конденсатор С_БЛ. В паузе магнитный поток протекает в противоположном направлении и формируется ЭДС прямоугольной формы другого ( по отношению к знаку ЭДС во время t_И) знака.

В этом типе ОПН конденсатор отдаёт в нагрузку энергию, накопленную в предыдущем периоде

ОПН с передачей энергии в импульсе строится по схеме силовой части ключевого стабилизатора постоянного напряжения типа полярно-инвертирующего (ПИ) типа, поэтому связь напряжения в нагрузке и напряжения источника питания можно записать в виде:

К_З

U_Н = К_Т U_ПОС ———

1 – К_З

где: К_Т = W₂ / W₁

• ОПН с передачей энергии в паузе

• В этом ОПН есть отдельный накопитель энергии. В качестве накопителя используется индуктивность реактора сглаживающего фильтра( с величиной меньше критической).

• Транзистор включается «мягко» (без потерь энергии и переходных процессов). Ток коллектора насыщенного транзистора растёт линейно от нуля (треугольная форма i_{K НАС}).

• ОПН с передачей энергии в паузе (прямо-ходовая схема) функционирует со сглаживающими фильтрами, начинающимися с индуктивности и при мощностях нагрузки ≥ 100 Вт

• При выключении транзистора во вторичной обмотки трансформатора развивается помеха (кратковременный переходный процесс), в (2  4 ) раза больше напряжения источника