4.2. Полумостовые преобразователи напряжения
Практически все схемы преобразователей напряжения включают в себя функциональные узлы, указанные на структурных схемах рис. 74, а и рис. 74, б.
Рассмотрим эти узлы на примере двухтактного полумостового преобразователя напряжения.
4.2.1. Входные цепи
Входная цепь схемы различается незначительно практически для всех разновидностей источников питания и включает в себя следующие основные элементы (рис. 76, а):
плавкий предохранитель (FU);
ограничительный терморезистор (Rt);
входной помехоподавляющий (ПП) фильтр (C1, TV1, C2, C3,C4);
схему выпрямления сетевого напряжения (VD1...VD4);
сглаживающий емкостной фильтр (C5, C6).
а
б
Рис. 76
Переменное напряжение сети подается через сетевой предохранитель, терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) и помехоподавляющий фильтр на мостовую схему выпрямления. Выпрямленное напряжение поступает на сглаживающий фильтр.
Сетевой плавкий предохранитель предназначен для защиты питающей сети от перегрузки при возможных коротких замыканиях в первичной цепи ИПН и практически не защищает схему самого ИПН от внутренних перегрузок и КЗ в нагрузке.
Терморезистор с отрицательным ТКС служит для ограничения броска зарядного тока через конденсаторы С5, С6 в момент включения ИПН. Так как в холодном состоянии сопротивление терморезистора составляет несколько Ом, ток через выпрямительные диоды моста ограничивается на безопасном для них уровне. В результате протекания через терморезистор зарядного для С5, С6 тока он нагревается, его сопротивление уменьшается до долей Ома и больше не влияет на работу схемы.
Такое решение проблемы ограничения броска зарядного тока при помощи элемента с нелинейной вольтамперной характеристикой используется в подавляющем большинстве случаев, т.к. схема при этом получается наиболее простой и дешевой по сравнению с другими схемами. Кроме того, она обеспечивает минимальные потери и высокую надежность, что и обуславливает ее применение практически во всех ИПН зарубежного производства.
Входной помехоподавляющий фильтр выполняют функцию фильтрации входного напряжения от высокочастотных импульсных помех из сети и, наоборот, из блока питания в сеть. Фильтр осуществляет гашение симметричных и несимметричных помех.
При питающем сетевом напряжении 220 В, выпрямление осуществляется по мостовой схеме, т.е. попарно работают все четыре диода диодного моста. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсаторами С5, С6 (рис. 76, а). На шине выпрямленного напряжения сети поэтому появляется постоянное напряжение относительно общего провода первичной стороны. Оба конденсатора фильтра подзаряжаются в одни и те же полупериоды сетевого напряжения (одним и тем же током). Отфильтрованное постоянное напряжение поступает на высоковольтный транзисторный ключ, который переключается схемой управления (см.дальше схему на рис. 77, б ).
В некоторых ИПН по сетевому входу может включаться еще один нелинейный элемент – вариатор, как например на рис. 78, или динистор.
Варистор – нелинейный элемент, сопротивление которого зависит от приложенного к нему напряжения. Поэтому пока сетевое напряжение не выходит из допуска, сопротивление варистора велико (десятки мегом), и он не влияет на работу схемы.
При перенапряжении в сети варистор резко уменьшает свое сопротивление, и возросшим током через него, выжигается плавкий предохранитель. Элементы схемы ИПН при этом остаются целыми.