Вопрос 52. Однотактные трансформаторные инверторы с прямым и обратным включением диода
Однотактные трансформаторные инверторы с прямым и обратным включением диода.
Однотактный транзисторный инвертор с обратным включением выпрямительного диода
При подаче
управляющего сигнала на базу транзистора
VT1 происходит накопление реактивной
энергии в цепи намагничивания
трансформатора T1. Ток в цепи намагничивания
трасформатора протекает по контуру:
“+” Uвх ; обмотка трансформатора первичной
цепи; коллектор- эмиттер VT1;”–“ U1. При
этом выпрямительный диод VD1 закрыт,
конденсатор фильтра разряжается в
нагрузку. На интервале паузы происходит
передача нергии намагничивания в
нагрузку через выпрямительный диод
VD1.К достоинствам
схемы относятся: простота силовой цепи
и системы управления, дешевизна
конструкции, отсутствие режима сквозных
токов. Недостатки:
ограничения на максимальное значение
коэффициента заполнения импульсов KЗ,
большие габариты сглаживающего фильтра,
одностороннее намагничивание сердечника
трансформатора.Однотактный транзисторный
инвертор с прямым включением выпрямительного
диодаВ преобразователях с прямым
включением диода для устранения
намагничивания сердечника трансформатора
может быть использована дополнительная
цепь, состоящая из диода и обмотки,
намотанной на тот же сердечник. Фрагмент
принципиальной схемы силовой цепи
такого ВЧ преобразователя представлен
на рис. 1.7В данном случае размагничивающая
обмотка включена последовательно с
диодом VD3. Обязательно обратите внимание
на ее подключение к элементам схемы,
обозначенное точками у начала обмотки.
В момент закрывания силового транзистора
часть накопленной в трансформаторе
энергии возвращается в источник питания
через диод VD3. Величина тока, проходящего
через возвратный диод VD3, обратно
пропорциональна числу витков, подключенной
к нему компенсационной обмотки. Поэтому
для снижения импульсного тока, протекающего
через этот диод, можно увеличивать число
ее витков. Однако при этом должно
выполняться следующее соотношение
чисел витков компенсационной и
коллекторной обмоток:
Завершая сравнение
схем однотактных преобразователей с
прямым и обратным включением выпрямительного
диода в цепи нагрузки, приведем выражение
для определения величин соответственно
максимального импульсного тока коллектора
силового
транзистора и тока, протекающего через
первичную обмотку импульсного
трансформатора. Для преобразователя с
прямым включением диода оно имеет вид:
Максимальный
импульсный ток транзистора для каскада
с обратным включением диода рассчитывают
по соотношению:
;
,
где
–
коэффициент заполнения – определяет
степень использования транзистора по
току;
–
КПД преобразователя;
–
напряжение питания преобразователя;
–
мощность, выделяемая в нагрузке.
Из приведенных соотношений видно, что величины токов в преобразователях отличаются практически в два раза.
Вопрос 53. Двухтактные управляемые инверторы.
На рисунке представлена принципиальная схема транзисторного инвертора напряжения с насыщающимся трансформатором, где R1, R2 – создают смещение на базе транзисторов VT1 и VT2, работающих в ключевом режиме, конденсатор C – обеспечивает прохождение переменной составляющей напряжения обратной связи, обмотки WOC1, WOC2 – образуют цепь положительной обратной связи (ПОС) по напряжению для этого они включены согласно по отношению к обмоткам силового контура W11, W12.
Запуск схемы обеспечивается за счет асимметрии плеч инвертора (транзисторы VT1, VT2 имеют различные ВАХ). Иногда приходится делать принудительный запуск схемы в момент включения, если асимметрия недостаточна для первоначального пуска.
При преобладании коллекторного тока в полуобмотке W11 за счет разностного тока формируется ЭДС с полярностью, указанной красным цветом на рисунке. На выходе инвертора напряжения имеет место положительный сигнал прямоугольной формы. За счет обмотки ПОС происходит приоткрывание VT1 и призакрывание VT2. Нарастание коллекторного тока IК1 имеет лавинообразный характер, которое прекращается при заходе в область насыщения трансформатора. Скорость изменения потока (Ф0) снижается и происходит смена полярности ЭДС во всех обмотках трансформатора T, приоткрывается транзистор VT2 и процессы повторяются.
Ч
астота
преобразования инвертора определяется
выражением:
.
С увеличением тока нагрузки происходит уменьшение частоты преобразования за счет увеличения потерь на транзисторных ключах. Если рассматривать реальные процессы, то к концу полупериода работы инвертора напряжения происходит “спад” вершины импульса U2 за счет влияния цепи намагничивания на величину коллекторного тока, что приводит к значительным потерям на силовых ключах.