- •Конспект лекцій
- •Конспект лекцій
- •0 Вступ
- •1 Однофазні та багатофазні випрямлячі
- •1.1 Функціональна схема пристрою випрямлення
- •1.2 Діоди випрямлення та їх характеристики
- •1.2.1 Статична характеристика діода
- •1.2.2 Інерційність діодів
- •1.2.3 Енергетичні характеристики діодів
- •1.2.4 Паралельне та послідовне з'єднання діодів
- •1.3 Схеми випрямлення та їх класифікація
- •1.4 Аналіз схем випрямляння при активному навантаженні
- •1.4.1 Однофазний однопівперіодний випрямляч
- •1.4.2 Однофазний двопівперіодний випрямляч
- •1.4.3 Багатофазний однопівперіодний випрямляч
- •1.4.4 Пульсації напруги випрямлячів
- •1.4.5 Мостовий однофазний випрямляч
- •1.4.6 Мостовий випрямляч для отримання різнополярних напруг
- •1.4.7 Багатофазний мостовий випрямляч
- •1.4.8 Основні характеристики випрямлячів
- •1.4.9 Характеристика навантаження випрямляча
- •1.5 Робота випрямляча на навантаження з ємнісною реакцією
- •1.6 Робота випрямляча на індуктивне навантаження
- •1.7 Помножувачі напруги
- •1.7.1 Необхідність множення напруги
- •1.7.2 Пристрій подвоєння напруги
- •1.7.3 Множення напруги у довільне число разів
- •1.7.4 Несиметричний помножувач напруги першого роду
- •1.7.5 Несиметричний помножувач напруги другого роду
- •1.8 Запитання тестового контролю
- •2 Згладжуючі фільтри
- •2.1 Загальні відомості про фільтри
- •2.2 Ємнісний фільтр
- •2.3 Індуктивний фільтр
- •2.4 Г-подібні індуктивно-ємнісний (lc) та активно-ємнісний (rc) фільтри
- •2.5 П-подібний фільтр
- •2.6 Загальні положення про фільтри
- •2.7 Транзисторні фільтри
- •2.8 Запитання тестового контролю
- •3 Безперервні стабілізатори постійної напруги та струму
- •3.1 Класифікація стабілізаторів
- •3.2 Основні характеристики стабілізаторів
- •3.3 Використання стабілітронів у стабілізаторах напруги
- •3.4 Однокаскадний стабілізатор на стабілітроні
- •3.4.1 Схема стабілізатора
- •3.4.2 Рівняння для вихідної напруги
- •3.4.3 Вихідний опір стабілізатора
- •3.4.4 Коефіцієнт стабілізації
- •3.4.5 Вплив нестабільності ерс стабілітрона на вихідну напругу псн
- •3.5 Графічний розрахунок режиму роботи псн
- •3.6 Стабілізатори напруги на стабілітронах
- •3.6.1 Параметричний каскадний стабілізатор напруги
- •3.6.2 Температурна компенсація у псн
- •3.6.3 Мостова схема псн
- •3.6.4 Параметричні стабілізатори з активними елементами
- •3.6.5 Порівняння схем псн
- •3.6.6 Порядок розрахунку псн
- •3.7 Компенсаційні стабілізатори постійної напруги з неперервним регулюванням
- •3.7.1 Загальні відомості про компенсаційні стабілізатори
- •3.7.2 Послідовний та паралельний компенсаційні стабілізатори
- •3.8 Однотранзисторний послідовний стабілізатор
- •3.9 Ксн з підсилювачем у колі зворотного зв'язку
- •3.10 Складені транзистори в компенсаційних стабілізаторах
- •3.11 Прямі зв’язки в компенсаційних стабілізаторах
- •3.12 Елементи захисту у стабілізаторах
- •3.13 Низьковольтні компенсаційні стабілізатори
- •3.14 Інтегральні стабілізатори напруги
- •3.14.1 Причини використання мікросхем у стабілізаторах
- •3.14.2 Інтегральна мікросхема к142ен1
- •3.14.3 Інтегральні мікросхеми 142ен3 – 142ен9
- •3.14.4 Увімкнення імс стабілізаторів фіксованої напруги
- •3.15 Загальні зауваження щодо компенсаційних стабілізаторів
- •3.16 Імс безпосереднього перетворення змінної напруги у постійну
- •3.17 Напрямки розвитку компенсаційних стабілізаторів напруги
- •3.18 Запитання тестового контролю
- •4 Імпульсні стабілізатори постійної напруги
- •4.1 Принцип роботи імпульсного стабілізатора
- •4.2 Системи імпульсної стабілізації напруги
- •4.3 Функціональні схеми імпульсних стабілізаторів постійної напруги
- •4.3.1 Імпульсний послідовний стабілізатор
- •4.3.2 Імпульсний інвертуючий стабілізатор
- •4.3.3 Імпульсний паралельний стабілізатор
- •4.4 Особливості силових ланцюгів імпульсних стабілізаторів
- •4.5 Структурна схема ланцюга керування стабілізатора з шім
- •4.6 Імпульсний стабілізатор з шім
- •4.7 Релейний імпульсний стабілізатор
- •4.8 Стабілізатор з шім на імс к142еп1
- •4.9 Запитання тестового контролю
- •5 Інвертори та перетворювачі
- •5.1 Терміни, визначення, класифікація
- •5.2 Двотактні перетворювачі
- •5.2.1 Двотактний перетворювач напруги (дпн) з середньою точкою
- •5.2.2 Мостовий та напівмостовий дпн
- •5.2.3 Аналіз двотактних перетворювачів напруги
- •5.3 Двотактний перетворювач напруги з самозбудженням
- •5.4 Однотактні перетворювачі напруги
- •5.4.1 Однотактний перетворювач напруги з прямим увімкненням діода випрямлення (опнп)
- •5.4.2 Однотактний перетворювач напруги зі зворотним увімкненням діода випрямлення (опнз)
- •5.5 Порівняльний аналіз двотактних та однотактних перетворювачів
- •5.6 Резонансні перетворювачі
- •5.6.1 Причини розробки резонансних перетворювачів
- •5.6.2 Мостовий резонансний перетворювач з послідовним контуром
- •5.6.3 Резонансні перетворювачі з односпрямованою передачею енергії
- •5.6.4 Резонансний однотактний перетворювач напруги з прямим увімкненням діода
- •5.7 Перетворювачі з п’єзотрансформаторами
- •5.8 Високочастотні перетворювачі модульної структури
- •5.9 Функціональна схема імпульсного джерела електроживлення
- •5.10 Безперебійні джерела живлення
- •5.11 Узагальнення правил побудови джерел вторинного живлення
- •5.12 Запитання тестового контролю
- •6 Трансформатори і дроселі
- •6.1 Основні відомості
- •6.2 Гістерезис у магнітних ланцюгах
- •6.3 Втрати в магнітопроводах
- •6.4 Дроселі з однорідним феромагнітним осердям
- •6.5 Дроселі з неоднорідними магнітопроводами
- •6.6 Трансформатори
- •6.6.1 Будова трансформаторів
- •6.6.2 Робота трансформатора
- •6.6.3 Проектування трансформатора
- •6.7 Автотрансформатори
- •6.8 Магнітні підсилювачі
- •6.9 Параметричні стабілізатори змінної напруги
- •6.9.1 Дросельний стабілізатор напруги
- •6.9.2 Параметричний стабілізатор з коливальним контуром
- •7 Електромеханічні пристрої та джерела первинної електроенергії
- •7.1 Електромеханічні пристрої
- •7.2 Первинні джерела електричної енергії
- •Глосарій
- •Перелік посилань
5.2 Двотактні перетворювачі
5.2.1 Двотактний перетворювач напруги (дпн) з середньою точкою
Принципова схема ДПН наведена на рисунку 5.2, а діаграми роботи – на рисунку 5.3 [3, 14].
ДПН складається з інвертора (трансформатор ТР1, резистори R1, R2, транзистори VT1, VT2, трансформатор Тр2), випрямляча (діоди VD1, VD2) та фільтра (дросель L1, конденсатор Сн, діод VD3).
Рисунок 5.2 – Схема електрична принципова
двотактного перетворювача напруги з середньою точкою
Дві первинні напівобмотки силового трансформатора W21, W22 з’єднані з колекторами силових транзисторів VT1, VT2 інвертора. Первинне джерело живлення увімкнене між емітерами транзисторів і середньою точкою напівобмоток.
Транзистори по черзі відкриваються напругою керування Uкер (рисунок 5.3), яка подається через вхідний трансформатор ТР1.
Якщо до вторинних обмоток трансформатора Тр2 підімкнути не випрямляч, а навантаження, то отримаємо інвертор за схемою з середньою точкою.
Силові ключі VТ1 та VТ2 відкриваються протифазними імпульсами на проміжки часу t1 та t2 (t1 = t2). Період імпульсів керування Т (рисунок 5.3).
При відкритому транзисторі VТ1 відкривається випрямляючий діод VD1. Струм, значення якого визначається у тому числі і коефіцієнтом трансформації трансформатора Тр2, , та індуктивністю дроселяL1 через діод VD1, надходить до навантаження і одночасно заряджає конденсатор Сн. Струми колектора VТ1 та дроселя в часі зростають.
У кінці імпульсу струм досягає значення . Позитивний та негативний керуючі імпульси розділені паузою, під час якої обидва транзистори закриті.
Напруга на навантаженні під час паузи підтримується струмом розряду дроселя, який протікає по колу: L1, Rн||Сн, діод VD3.
Рисунок 5.3 – Часові діаграми роботи
двотактного перетворювача напруги з середньою точкою
Якщо час розряду дроселя менший паузи між імпульсами, то такий режим ДПН називають режимом переривистих струмів. В противному випадку має місце режим неперервних струмів. При неперервних струмах в спостерігаються великі комутаційні струми. Тому для зменшення комутаційних втрат доцільним є режим переривистих струмів. Однак у цьому випадку для підтримання пульсацій випрямленої напруги на встановленому рівні потрібно збільшувати ємність, а відповідно масу та розміри конденсатора фільтра.
Комутаційні втрати стають істотними зі збільшенням частоти комутації , так як більшу частину часу у пристрої можуть відбуватися перехідні процеси.
Струм дроселя у режимі неперервних струмів зменшується на протязі паузи від значення до.
Після закінчення паузи відкривається транзистор VТ2, і струм у навантаження надходить через діод VD2.
Діод VD3, який замикає в схемі коло розряду дроселя, може бути відсутнім. У такому випадку розрядний струм буде протікати через обмотки та діодиVD1, VD2. Але це призведе до додаткових втрат потужності на обмотках трансформатора Тр2 і зменшить ККД перетворювача.
Наявність паузи між імпульсами виключає режим одночасного протікання струму через транзистори VТ1 та VТ2, тобто виключає режим короткого замикання первинної обмотки трансформатора Тр2.
Максимальне значення напруги на переході колектор-емітер закритого транзистора складає:
, (5.1)
де – напруга, яка наводиться в обмотці, що підімкнена до колектора закритого транзистора, струмом, який протікає в іншій обмотці. Кількість витків у обмоткаходнакова.