5.6.2 Мостовий резонансний перетворювач з послідовним контуром

Принципова схема перетворювача наведена на рисунку 5.11. Сигнали керування почергово відкривають транзистори VT1, VT4 або VT2, VT3. Внаслідок цього послідовний контур з первинною обмоткоютрансформатора Тр періодично підключаються до вхідного джерела живлення. Але напрями протікання струму при цьому змінюються на протилежні. При відкритих транзисторах енергія надходить до навантаження і відбувається заряд конденсатора , а під час паузи між імпульсами керування транзистори закриті, струм у навантаженні підтримується за рахунок розряду конденсатора і частково енергія надходить до джерела живлення [3, 8, 13, 14].

Рисунок 5.11 – Схема мостового перетворювача з послідовним контуром

Розглянемо роботу схеми більш детально. Нехай при відкриваються транзисториVT1 і VT4. Струм через контур протікає до закінчення заряду конденсатора Ск. Напруга заряду внаслідок резонансу у послідовному контурі перевищує . Після закінчення заряду конденсатор по колу Ск, Тр, VD1, джерело живлення, VD4, Lк починає розряджатися. Переходи колектор-емітер транзисторів VT1, VT4 шунтуються відкритими внаслідок розряду конденсатора діодами VD1, VD4.

Із закінченням імпульсу керування транзистори закриваються. Напруга колектор-емітер транзисторів при закриванні, як відмічалось, близька до нуля, малий колекторний струм. Тому теплові втрати в них також малі.

Тривалість розряду конденсатора визначається величиною паузи між керуючими імпульсами. З її збільшенням вихідна напруга внаслідок розряду конденсатора зменшується.

Другий півперіод роботи починається з відкриттям транзисторів VT2, VT3. Внаслідок цього конденсатор Ск перезаряджається – полярність напруги на ньому змінюється відносно полярності, яка була при відкритих транзисторах VT1, VT4, і співпадає з полярністю, що виникла при розряді . Напрям струму заряду співпадає з напрямом струму під час розряду конденсатора.

Теплові втрати при увімкненні визначаються затримкою увімкнення. Зі збіль­шенням навантаження увімкнення відбувається при менших струмах.

Максимальна частота слідування імпульсів керування визначається характеристиками коливального контуру,

. (5.8)

Мінімальна частота при неперервному струмі приблизно дорівнює:

. (5.9)

5.6.3 Резонансні перетворювачі з односпрямованою передачею енергії

Характерною відмінністю таких РП є розділення елементів контуру випрямляючими діодами [8]. Один із елементів контуру вмикається у вихідне коло постійного струму, що дозволяє понизити вимоги до вихідного фільтру і зменшити його розміри. Покращуються енергетичні показники РП, оскільки енергія, накопичена у контурі повністю передається до навантаження. Алгоритм комутації ключів забезпечує існування тільки першої півхвилі резонансного процесу. Перемикання транзисторів відбувається майже при нульовому струмі, тобто перемикання практично ідеальне. Регулювання вихідної напруги відбувається зміною тривалості пауз між півхвилями резонансного процесу, на протязі кожної з яких до навантаження передається імпульс енергії.

5.6.4 Резонансний однотактний перетворювач напруги з прямим увімкненням діода

Дросель Lк та конденсатор Ск резонансного контуру розділені у цій схемі (рисунок 5.12) випрямляючим діодом VD2, який не дає можливості енергії повертатися до джерела живлення і захищає транзистор від інверсної напруги. Діод VD1, як і в схемі рисунка 5.6, служить для запобігання підмагнічування сердечника трансформатора. До конденсатора Ск підімкнений вихідний фільтр L1,Сн..

Для резонансної роботи вихідного кола потрібно, щоб L1>10Lк.

Рисунок 5.12 – Принципова схема резонансного однотактного

перетворювач напруги з прямим увімкненням діода

В якості індуктивності дроселя Lк може використовуватися індуктивність розсіювання трансформатора Тр, якщо вона є достатньою. Для збільшення індуктивності трансформатор виконують секційним.

Розглянемо роботу перетворювача у динаміці. У стаціонарному режимі до увімкнення транзистора VТ1 через елементи Lк і Ск струм не протікає і вони не містять запасеної енергії. Напруга на навантаженні підтримується завдяки розряду дроселя L1 та конденсатора Сн. Дросель розряджається через діод VD3. Відкритий діод шунтує конденсатор Ск і не дає йому перезаряджатися – полярність напруги на конденсаторі у процесі роботи не змінюється [8].

З увімкненням транзистора VТ1 відкривається діод VD2 і починає наростати струм, який протікає через дросель Lк, діод VD2, дросель L1, конденсатор Сн, навантаження Rн. Увімкнення транзистора відбувається при нульовому струмі, і теплові втрати відсутні. У певний момент часу струм Lк стає рівним струму навантаження і діод VD3 закривається. Починається резонансний заряд конденсатора Ск різницею струмів дроселя Lк та навантаження. При досягненні струмом у колі Lк, Ск нульового значення заряд конденсатора Ск припиняється і він починає розряджатися через навантаження. Діод VD2 при цьому закривається. Під час розряду конденсатора Ск потрібно вимкнути транзистор VТ1. Коли напруга на конденсаторі Ск зменшиться до напруги навантаження, відкривається діод VD3 і починається розряд дроселя L1.