 |
 |
 |
 |
И СЗ
6 6
Рис. 5.4. Электрическая схема ВПН (способ 1)
зисторов инвертора из режима насыщения в активный режим со значительным выделением тепла, перегревом и выходом транзисторов из строя. Однако объем преобразователя, выполненного по полумостовой схеме, обычно несколько превышает объе.м преобразователя, выполненного по двухтактной схеме с выводом средней точки трансформатора или по мостовой схеме, так как приходится вводить значительное количество конденсаторов, обеспечивая режим их работы с допустимыми пульсациями на частоте работы преобразователя.
Схемы ВПН, включающие в себя импульсный стабилизатор и нерегулируемый инвертор (способ 1), в последние годы практи- чески не используются, хотя в отдельных случаях, например, при. выходной мощности BHFI свыше 1 кВт они могут быть конкурен-тноспособиы по объемно-энергетическим показателям. Примером; использования такой схемы может служить работа [45]. Здесь преобразователь состоит из сетевого выпрямителя (СВ), импульс--ного стабилизатора (ИС), нерегулируемого инвертора и выходно-. го выпрямителя (рис. 5.4). Напряжение подается на импульс-, ный стабилизатор последовательного типа, который состоит из транзистора VT1, работающего в режиме ключа, схемы управления стабилизатором (УС), широтно-импульсного модулятора 78
(ШИМ) и фильтра L2, С2. Диод VD5 замыкает ток в индуктивности L2, когда закрыт транзистор VT1.
На выходе импульсного стабилизатора в установившемся режиме имеется некоторое сглаженное стабилизированное напряжение Uc, которое должно быть высоким для уменьшения статических и динамических потерь мощности.
Нерегулируемый инвертор, присоединяемый к выходу импульсного стабилизатора, состоит из усилителя мощности, выполненного по мостовой схеме на транзисторах VT2...VT5, схемы управления инвертором (УИ), задающего генератора (ЗГ), понижающего трансформатора (ПТ). Диоды VD6...VD9 защищают транзисторы НИ от обратных напряжений. Схема импульсного стабилизатора подробно описана в [46], инвертора -в [47].
Следует признать перспективными схемы однотактных преобразователей напряжения, наиболее полно представленных в [7], а также в работах [48 ...53]. Однако по мнению многих специалис-гов, такие схемы с точки зрения оптимизации объемно-энергетических показателей целесообразны при выходной мощности не более 150 Вт.
Схемы однотактных ВПН так называемого обратного действия (с передачей энергии в паузе) выгодно отличает от ВПН прямого действия (с передачей энергии в импульсе) отсутствие дросселя в выходном фильтре. Разработаны также варианты более сложных однотактных схем ВПН, например, с передачей энергии в импульсе и паузе [7], с интегрированными магнитными цепями [13].
Резонансные ВПН
Для резонансных методов передачи мощности характерно наличие синусоидальных форм токов и напряжений в силовых ключах ВПН и минимальные потери мощности на переключения при нулевом значении тока или напряжения в моменты коммутации. Уменьшенные динамические потери позволяют работать в диапазоне частот в единицы-десятки мегагерц. В качестве ключевых приборов обычно используются полевые транзисторы.
Изменение рабочей частоты в таких устройствах приводит к изменению выходного напряжения. При этом максимальное выходное напряжение соответствует точке резонанса резонансного ivOHTypa. Работа на частотах ниже резонансной дает возможность производить переключение при нулевом токе, а на частотах выше резонансной - при нулевом напряжении [54].
Согласно работе [55] перспективны ВПН квазирезонансного типа. Семейство квазирезонансных ВПН получается заменой в ШИМ преобразователях силового ключа на резонансный. На рис. 5.5,а приведен квазирезонансный ключ, коммутирующий чулевой ток, на рис. 5.5,6 - коммутирующий нулевое напряжение.
Кл Lp
Рис. 5.5. Резонансные ключи:
а - переключение npiH нулевом токе; б - переключение при нулевом напряжении
Рис. 5.6. Схема ВПН с последовательным резонансным контуре и последовательным подключением нагрузки S
В квазирезонансных ВПН обоих типов используются одинако вые контуры регулирования. При этом наиболее часто генерато с управляемой частотой подает импульсы на ждущий мультивибратор, включающий силовой ключ с частотой, определяемой УП в цепи ОС. Ширина импульса на выходе мультивибратора може быть либо фиксированной, либо зависящей от постоянной времени резонансного контура и ключ может выключаться при детектировании нулевого уровня напряжения или тока.
В работах [56, 57] проводится анализ ВПН с последовательным резонансным контуром. Эти преобразователи используют как последовательное, так и параллельное подключение нагрузки к элементам контура.
В настоящее время наибольшее применение получили схемы с последовательным резонансным контуром. На рис. 5.6 приведена полумостовая схема инвертора с включенным п.)следователь-лым резонансным контуром (Lp, Ср). Принципиально схема мо- жет работать при частоте коммутации ключей инзертора [к нил<ег резонансной частоты контура fo или при частоте выше резонансной. Однако предпочтительней применять эту схему при Гк<{о-В противном случае невозможна стабилизация выходного напряжения при малых токах нагрузки.
Обеспечение устойчивости ВПН с резонансными контурами во всем диапазоне возмущающих воздействий по выходному току, входному напряжению, температуре и т. д. является задачей более сложной по сравнению с ВПН на базе ШИМ. Для достижения высокого коэффициента стабилизации без потери устойчивости используются корректирующие цепи сложной конфигурации, а также многоконтурное управление. Известные методы использования обратной связи по выходному току (дополнительно к ОС 80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 [ 25 ] 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53