4. Привести схему, диаграммы сигналов импульсного понижающего преобразователя постоянного напряжения и пояснить принцип его действия.

В качестве ключевого элемента в схемах импульсных преобразователей используют транзисторы. Схема преобразователя понижающего типа представлена на рис, а. В точке 1 транзистор VT открывается и остается открытым до точки 2, в результате чего возникает цепь заряда индуктивности и конденсатора. Постепенно увеличивается ток i_L и напряжение u_с, которое также является напряжением на нагрузке (рис, б). Между точками 2 и 3 транзистор закрыт, и токи в цепях поддерживаются за счет энергии, накопленной в индуктивности и в емкости, причем токи замыкаются через диод VD. При этом напряжение u_d, равное u_c, постепенно уменьшается. Регулируя соотношение интервалов времени открытого и закрытого состояния транзистора, можно изменять среднее значение напряжения на нагрузке U_d=E·t_откр/T_ц. Очевидно, что форма напряжения на нагрузке пульсирующая. Уменьшить пульсации, можно увеличив емкость и индуктивность.

В точке 1 открывается VT1, превращаясь в перемычку. Источник Е оказывается подключённым через катушку L к нагрузке z_н с параллельно включенного конденсатора С. Естественно ток в катушке и в нагрузке начинает возрастать и одновреенно растёт напрядения Ud. Если VT2 не закрывать, то U_d достигнить значений Е, а ток i_L достигает max значения.

В точке 2 VT1 закрывается (обрыв цепи) и на участке 2-3 он закрыт. Индуктивный ток i_L после закрытия VT1 ищет выход. Такая цепь протекания существует через диод VD. Эегрия катушки уменьшается (расходуется на нагрузку z_н) ток i_L уменьшается, т.к. . Одновременно конденсатор С разряжается на нагрузку, U_d падает.

Точка 3 аналогична точке 1, процесс повторяется.

Для доказательства того. Что схема понижает напряжения, выполним расчёт на участке 1-2 при открытом VT1 уравнение схемы имеет вид:

На участке 2-3 уравнение:

Чтобы определить у 2х уравнений напряжения примем следующие предположения:

1. Ток изменяется по линейному закону:

2. Ввиду малых пульсаций принимаем его равным : тогда уравнение примет вид: , если то: . Из этого следует . Т.к. меньше , то и схема понижает напряжения.

4. Реализовать на элементах и-не функцию:

По теореме де Моргана прообразовываем функцию. Для нашего задания приводим её к соответствующему виду:

Теперь по преобразованной функции реализуем на элементах И-НЕ: – штрих Шеффера

4. Реализовать на элементах или-не функцию:

По теореме де Моргана прообразовываем функцию. Для нашего задания приводим её к соответствующему виду:

Теперь по преобразованной функции реализуем на элементах ИЛИ-НЕ: – стрелка Пирса

4. Изобразить схему однофазного управляемого выпрямителя. Привести временные диаграммы напряжений и токов при его работе на активно-индуктивную нагрузку.

В управляемых выпрямителях вместо диодов применяются тиристоры. Условия включения тиристоров:

• Приложить прямое напряжение не ниже 1В.

• На управляющий электрод подать импульс с параметрами: , , .

Для закрытия тиристоров:

• Снятие управляющий импульс.

• Подать нулевое или обратное напряжения.

• Обеспечить выдержку времени в течении паспортного параметра

Работа схемы на активно-индуктивную нагрузку.

Ŵ Катушка не обеспечивает идеальное сглаживание.

0-1: в работе VS2, который удерживается открытым ЭДС самоиндукции . Эта же ЭДС создаёт ток . В т.1 обращается в ноль и VS2 закрывается.

2-3: закрыты оба тиристора. В т.3 открывается VS1, который остаётся открытым до т.5, когда к VS1 будет приложено обратное напряжение и иссякнетэнергия в катушке.

6-7: оба тиристора закрыты.

8-9: открыт VS2 и т.д.

График сглажен, но имеет два без токовых интервала 2-3 и 6-7.

(3 - ж) 0-1: к VS1 прикладывается полное напряжение вторичной обмотки трансформатора, т.к. VS2 открыт.

2-3: к VS1 приложено прямое напряжение полуобмотки.

4-5: , как на открытом тиристор.

6-7: к VS1 прикладывается обратное напряжение полуобмоток.

8-9: к VS1 прикладывается полное обратное напряжение.

α – угол управления тиристора, отсчитывается от узловой точки.

λ – интервал проводимости.