8.1 Однотранзисторні пертворювачі напруги
Імпульсне джерело живлення з однотранзисторним перетворювачем напруги в спрощеному варіанті (рис. 8.1) складається з випростовувача напруги мережі 1, формувача імпульсів запуску 2, потужного високочастотного транзистора 3, імпульсного трансформатора 4 та випростовувача напруги з фільтром 5.
Принцип дії імпульсного джерела живлення полягає в наступному. Формувач імпульсів 2 в якийсь момент часу формує імпульс, який відкриє потужний транзистор 3. При цьому через первинну обмотку імпульсного трансформатора протікатиме лінійно наростаючий пилоподібний струм. Одночасно з цим в магнітному полі осердя трансформатора 4 накопичується енергія, яка визначається часом відкритого стану транзистора 3. Вторинна обмотка трансформатора виготовляється таким чином, що в період накопичення магнітної енергії до аноду діода VD випростовувача 5 прикладена від'ємна енергія і діод закритий [2].
Рисунок 8.1 – Функціональна схема блока живлення на основі однотранзисторного перетворювача напруги
Через деякий час формувач імпульсів закриє транзистор 3. Оскільки струм в обмотці трансформатора через накопичену енергію не може миттєво змінитися, то виникає ЕРС самоіндукції зворотньої полярності. Діод VD випростовувача 4 відкриється і струм вторинної обмотки трансформатора різко зростає. Таким чином, якщо в початковий період часу магнітне поле було зв'язане зі струмом що протікав в первинній обмотці, то тепер воно створюється струмом вторинної обмотки трансформатора.
Коли вся енергія, що накопичена за час відкритого стану транзистора виділиться на навантаженні, струм у вторинній обмотці трансформатора припинеться.
В імпульсних однотранзисторних перетворювачах напруги можна керувати енергією, яка виділяється на анвантаженні якщо регулювати тривалість відкритого стану транзистора.
Електрична принципова схема однотранзисторного імпульсного перетворювача напруги для живлення радіоапаратури зображена на рис 8.2. Цей перетворювач може працювати в діапазоні напруг 4 – 36 В, перетворюючи їх у будь-яке значення постійної напруги з низьким рівнем пульсацій.
В даній схемі як формувач імпульсів запуску використовується симетричний мультивібратор на елементах R1-R4, C1, C2, VT1, VT2, потужний ключ зібрано на транзисторі VT5 та діодах VD1, VD2. Як імпульсний трансформатор використовується ТР2.
Випростовувач з вихідним фільтром складається з елементів VD3 та Сф. Транзистор VT3 та резистори R5, R6 використовуються як узгоджуючий каскад по струму між мультивібратором та ключем на транзисторі VT4.
Транзистор VT4 та трансформатор ТР1 застосовано для розв'язки по сигналу схеми генерації та потужної вихідної ланки. Це зроблено з метою підвищення надійності схеми, бо у випадку виходу з ладу транзистора VT5 вся схема залишиться неушкодженою.
Рисунок 8.2 – Принципова електрична схема блока живлення радіоапаратури на основі однотранзисторного перетворювача напруги
Для захисту транзистора VT5 від пробивання зворотньою напругою в закритому стані використовуємо діоди VD1, VD2.
Для живлення схеми застосовано два незалежних джерела живлення.
Для спрощення схеми блока живлення як формувач імпульсів може бути використана логічна мікросхема, мікропроцесор, або спеціалізована схема. При цьому стабільність і надійність роботи блока суттєво підвищаться.
ККД однотранзисторних імпульсних перетворювачів не перевищує 55%.