Batareyki

21. Импульсные компенсационные стабилизаторы напряжения повыщающего типа. Временные диаграммы: принцип действия:

После прихода управляющего импульса, трансформатор открывается. Ток от источника входного напряжения протекает через дроссель и трансформатор. Напряжение на дросселе, как и на входе, следовательно ток дросселя линейно возрастает и энергия запасается в магнитном поле его сердечника. Диод закрыт. Ток в нагрузке обеспечивается разрядом конденсатора через нагрузку. После окончания управляемого импульса транзистор закрывается, меняется полярность напряжения на дросселе, диод открывается. Ток протекает от источника входного через дроссель и диод. Энергия ранее запасенная в магнитном поле сердечника отдаётся в нагрузку.

22. Импульсные компенсационные стабилизаторы напряжения полярно инвертирующего типа.

Временные диаграммы: Принцип действия:

После прихода управляющего импульса, трансформатор открывается. Ток от источника входного напряжения протекает через транзистор и дроссель. Энергия, запасается в магнитном поле сердечника. Ток в нагрузке обеспечивается разрядом конденсатора. После окончания импульса, напряжение на дросселе меняет полярность, открывается диод, энергия ранее запасенная поддерживает ток нагрузки и заряжает конденсатор.

Напряжение на нагрузке:

23. Методы управление импульсными компенсационными стабилизаторами. Релейное управление.

Принцип действия:

Сигнал, пропорциональный напряжению на нагрузке подаётся на один из входов схемы сравнения, которую чаще всего выполняют в виде дифференциального усилителя. На второй вход – опорное напряжение, и опускает напряжение до порогового срабатывания триггера Шмитта. С выхода триггера Шмитта сигнал подаётся через схему согласования на базу транзистора регулирующего элемента. В начальный момент времени на выходе триггера Шмитта сигнал высоко уровня, транзистор открыт, ток входного источника через дроссель заряжает конденсатор и обеспечивает ток нагрузки. Напряжение нагрузки растёт, растёт напряжение на выходе тригера. В результате закрывается транзистор, открывается коммутирующий диод. Ток в нагрузке обеспечивается, ранее запасённой энергией в дросселе. Разряжается конденсатор, уменьшается напряжение на нагрузке, триггере. Когда оно упадёт ниже , напряжение на выходе тригера скачком изменятеся.

Недостатки:

24. Методы управление импульсными компенсационными стабилизаторами. Модуляционное управление (широтно-импульсная модуляция).

Принцип действия:

Можно использовать любую импульсную модуляцию, кроме АИМ. Чаще всего используют ШИМ(узкий спектр, меньше помех), иногда ФИМ.

ИОН – источник опорного напряжения(чаще всего параметрический стабилизатор на стабилитроне). Сх.ср – схема сравнения (любой автогенератор).

ШИМ – широтно импульсный модулятор. ПУ – предварительный усилитель.

25. Управляемые однотактные преобразователи с обратным включением диода. Принципиальная схема, принцип действия.

Обратноходовой.

Трансформатор работает как дроссель. Временные диаграммы.

Принцип действия:

После прихода управляющего импульса транзистор открывается и ток протекает по первичной обмотке трансформатора и транзистора. Ток в обмотке возрастает, энергия запасается в магнитном поле сердечника. Диод во второй обмотке закрыт, ток в нагрузке обеспечивается разрядом конденсатора. По окончанию управляющего импульса транзистор закрывается. Напряжение на обмотках трансформатора меняет полярность, открывается диод, энергия запасенная ранее отдаётся в нагрузку. Ток через диод и вторичную обмотку обеспечивает ток нагрузки и подзаряд конденсатора. Ток вторичной обмотки линейно убывает размагничивая сердечник трансформатора.

26. Управляемые однотактные преобразователи с прямым включением диода. Принципиальная

схема, принцип действия.

Прямоходовой.

Временный диаграммы.

Принцип действия:

После прихода управляющего импульса транзистор открывается. Ток от входного источника протекает по первичной обмотке трансформатора и через транзистор. VDp закрыт (т.к у него на катоде «+») VD1 открыт, ток протекает по вторичной обмотке трансформатора через VD1, дроссель, Rн, С. VDк закрыт (т.к у него на катоже «+»). Энергия запасается в трансформаторе и дросселе. По окончанию управляющего импульса транзистор закрывается. На обмотках трансформатора и дросселя напряжение меняет полярность. Закрывается VD1 и открывается VDк.

Энергия запасенная в дросселе отдаётся через этот диод в нагрузку. Энергия запасённая в трансформаторе через открывшийся VDp подзаряжает конденсатор Ср

27. Двухтактные преобразователи с выводом средней точки первичной обмотки трансформатора:

При переводе СУ транзистора VT1 в режим насыщения к первичной обмотке W11 трансформатора будет приложено напряжение источника U0. На зажимах вторичной обмотки W21 появится ЭДС E2 с полярностью, обеспечивающей открытие VD1. При этом на интервале открытого состояния VT1 все остальные диоды и транзистор VT2 будут закрыты.

Т.к. ЭДС E2=U0*n21=U0*W2/W1, то к обмотке дросселя L будет приложено напряжение, равное U0*n21- Uн. Под действием этого напряжения ток в обмотке L будет расти по линейному закону от минимума

до максимума, соответствующего моменту времени t=γT, когда СУ переведет транзистор VT1 в закрытое состояние.

На этом интервале идет передача энергии в нагрузку, накопление энергии в дросселе и подзарядка C1. При этом напряжение, приложенное к закрытому транзистору VT2, оказывается равным 2U0. При запирании VT1 меняется полярность ЭДС на зажимах всех обмоток трансформатора, что приводит к запиранию VD1 и открыванию VD3. В результате к обмотке L будет приложено напряжение, равное напряжению на нагрузке, и он будет отдавать ранее запасенную энергию в нагрузку и конденсатор C1 (пока ток дросселя будет больше тока нагрузки). При этом напряжение, приложенное к закрытым VT1 и VT2, оказывается равным напряжению источника U0, т.к. трансформатор оказывается в режиме КЗ (при отключенной первичной обмотке от источника энергии).

В момент t/T=0.5 СУ открывает VT2, в результате чего первичная обмотка W12 подключается к источнику. Это приводит к резкому росту тока в обмотках W22 и W12. В момент, когда ток в обмотке W22 достигает значения тока дросселя L, начинается запирание VD3. На интервале 0.5T≤t≤(0.5+γ)T транзистор VT2 открыт и находится в режиме насыщения, а ток дросселя опять растет от минимума до максимума.

Регулировочная характеристика: Uн=2*n21* γ*U0

28. Полумостовой двухтактный преобразователь:

При переводе СУ, например, транзистора VT1 в режим насыщения напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора TV1, будет равно напряжению на C1. В результате ЭДС E2, полярность которой показана на рисунке, на зажимах вторичной обмотки будет равна U0*n21/2. При этом будут открыты диоды VD3 и VD6. Напряжение, приложенное к закрытому VT2, равное сумме напряжения на конденсаторе C2 и ЭДС первичной обмотки, будет равно напряжению U0. Для исключения интервалов, на которых оба транзистора открыты одновременно, длительности открытого состояния VT1 и VT2 должны мыть меньше половины периода преобразования энергии. На интервалах открытого состояния VT1 (VT2) осуществляется передача энергии в нагрузку и ее накопление в дросселе L1 и конденсаторе C3. Кривые тока коллектора транзисторов, тока дросселя L1, напряжения на входе фильтра L1C3 и напряжения на нагрузке по форме полностью совпадают с соответствующими кривыми пункта 27. На интервалах выключенного состояния транзисторов открыты все четыре диода выходного выпрямителя и через каждый из них протекает ток, равный половине тока дросселя, при этом напряжение, приложенное к закрытым транзисторам, равно U0/2.

29. Мостовой двухтактный преобразователь:

СУ обеспечивает синхронную коммутацию диагональных транзисторов (VT1 и VT4 на интервале первой половины периода, а затем VT2 и VT3 на интервале второй половины периода преобразования энергии). При этом на интервале открытого состояния любой пары диагональных транзисторов напряжение, приложенное к первичной обмотке TV1 и к каждому из закрытых транзисторов, в идеальном преобразователе равно напряжению источника энергии. В остальном работа мостового преобразователя при симметричном способе управления транзисторами подобна работе рассмотренных выше двухтактных преобразователей. Выражения 28.1 и 28.2 остаются справедливыми и для мостового преобразователя.

Конструкция трансформатора. Потери в трансформаторе:

1) Броневой тип:

Все обмотки на среднем стержне. У броневого сердечника меньше поток вращения, следовательно, меньше уровень помех.

Применяют цилиндрические и дисковые обмотки. При использовании дисковых меньше потерь в меди на высоких частотах.

2) Стержневой тип:

fc > 400Гц – материал – феррит

fc > 20кГц – материал – электротехническая сталь.

На каждом листе ставится каркас катушки, на котором ставится обмотка. На каждую из катушек наматывается половина первичной и половина вторичной обмоток. Соединяют последовательно или параллельно, чтобы намагничивающие силы обмоток совпадали по направлению обхода.

3) Тороидальный тип:

Обмотки располагаются по всей длине.

Преимущества: практически полная нечувствительность к внешним магнитным полям, минимальные габариты.

Потери в трансформаторе определяются потерями в проводах (в меди) и в сердечнике (в стали).

9. Автотрансформатор. Принцип действия. Преимущества и недостатки по сравнению с обычным трансформатором:

Одна обмотка. Вся (или часть) используется как первичная или вторичная.

Повышающий тип: в качестве вольтодобавки выступает вторичная обмотка.

Понижающий тип:

По сравнению с обычным, автотрансформатор имеет меньшие габариты, выше КПД. Принципиальный недостаток: отсутствие гальванической развязки, из-за чего такой трансформатор не может осуществить защиту (нет выхода на «землю»).