Инверторы в источниках вторичного электропитания
Наиболее распространенной системой вторичного электропитания РЭА является смешанная. Характерным признаком этой системы является наличие централизованного источника питания, к которому подключаются дополнительные стабилизированные источники, предназначенные для питания отдельных плат или блоков РЭА. Поскольку на вход этих стабилизированных источников подается постоянное напряжение от централизованного источника, они не содержат сетевые выпрямители. Входным фильтром является высокочастотный фильтр радиопомех для защиты централизованного ИВЭ от помех, создаваемых импульсным стабилизированным источником.
Преобразование постоянного напряжения в переменное (инвертирование) в радиотехнике принято называть генерированием. С энергетической точки зрения разницы между инвертированием и генерированием нет. Отличия заключаются в частоте, форме колебаний, а также в различии требований, предъявляемых к инверторам с самовозбуждением и генераторам.
Если мощность ИВЭ больше 100 Вт, переменное напряжение, полученное в инверторе с самовозбуждением, усиливается в инверторе с независимым возбуждением (усилителе мощности). Эти инверторы можно разделить на однотактные и двухтактные. В однотактных энергия передается на выход только в течении одной части периода. Если энергия передается при включенном силовом ключе (транзисторе), такой инвертор называется прямоходовым (Forward). Если же энергия передается при выключенном состоянии силового ключа, то инвертор называется обратноходовым (Flyback). Недостатками однотактных инверторов является подмагничивание сердечника трансформатора постоянным током. Поэтому мощность обратноходовых инверторов обычно не превышает 150 Вт, а прямоходовых – 300 Вт.
Двухтактные инверторы с независимым возбуждением делят на двухфазные (двухтактные с выводом от средней точки трансформатора), мостовые и полумостовые. В двухтактных инверторах используются обе части периода преобразования. В отличии от однотактных двухтактные инверторы работают без подмагничивания сердечника трансформатора постоянным током. Двухтактные инверторы с независимым возбуждением применяют на мощности более 200 Вт.
Структурная схема ИВЭ, содержащая двухтактные инверторы, приведена на рис. 8.1.
Принципиальная схема лабораторного макета приведена на рис.8.2.
На принципиальной схеме источника питания вольтметр РV1 и миллиамперметр РA1 предназначены для измерения входных напряжения и тока, PV2 и PA2 – выходных. Входное напряжение регулируется потенциометром R1, нагрузка – потенциометром R11. SA1 служит для включения и отключения стабилизатора. Для снятия осциллограмм коллекторных и базовых токов в схему введены низкоомные измерительные сопротивления R2…R10.
Порядок выполнения лабораторной работы
Определите параметры преобразователя при отключенном стабилизаторе напряжения и стабилизированного источника питания (стабилизатор напряжения включен) при изменении входного напряжения и постоянном сопротивлении нагрузки.
Определению
подлежат: входная мощность
,
выходная мощность
,
коэффициент
полезного действия η, пороговое значение
входного напряжения, необходимое для
устойчивой работы преобразователя. Для
получения более точных данных опыт
следует проводить при наибольшем токе
нагрузки. Опытные и расчетные данные
сведите в составленную таблицу. По
данным таблицы постройте нагрузочную
характеристику преобразователя и
стабилизированного источника питания
,
а так же
зависимости
,
,
.
Определите параметры преобразователя и стабилизированного источника питания при постоянном входном напряжении и изменяющейся нагрузке.
Определению
подлежат те же параметры, которые
исследовались в п.1. При этом установите
такое значение входного напряжения,
которое обеспечивает устойчивую работу
преобразователя и стабилизатора. Опытные
и расчетные данные сведите в составленную
таблицу. По данным таблицы постройте
внешние характеристики преобразователя
и стабилизированного источника питания,
а также зависимости
,
,
.
По внешней характеристике определите внутреннее сопротивление стабилизированного источника питания.
По осциллографу определите формы коллекторных токов, а также напряжений на обмотках трансформаторов и нагрузке при отключенном стабилизаторе напряжения. Оцените степень отличия их от теоретических.
Измерьте цифровым вольтметром переменную составляющую напряжения на нагрузке при включенном и выключенном стабилизаторе напряжения. Определите коэффициент сглаживания стабилизатора.
Измерьте частотомером частоту напряжения преобразователя. Для получения точных данных измерения следует проводить на выходе преобразователя с независимым возбуждением. Оцените степень влияния величины входного напряжения на частоту.
Проанализируйте полученные зависимости; приведите параметры источника питания, полученные в ходе эксперимента; укажите область применения этого источника.
Объясните зависимость частоты от входного напряжения.
Укажите то место в источнике питания, где происходят наибольшие потери мощности. Каким образом можно уменьшить эти потери?
