Запорожец  Издания 

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

5.3. УПРАВЛЕНИЕ ВПН

Схемы управления ВПН можно разделить на две части: формирователи базового тока (ФБТ) или предусилители (ПУ); широтно-импульсные модуляторы (ШИМ) или другие модуля-горы.

Формирователи базового тока

Тенденция к повышению частоты преобразования в ВПН, выполняемых на базе биполярных транзисторов, заставляет разработчиков искать эффективные схемотехнические решения построения ФБТ [82]. При заданных частотных свойствах силовых траи-сйсторов, выпускаемых промышленностью, ФБТ призваны обес-течивать снижение потерь мощности в транзисторах и повышение надежности ВПН.

На рис. 5.31 приведены разновидности применяемых схем ФБТ. Схемы ФБТ на составных транзисторах с непосредственным соединением коллекторов не получили значительного распространения для ВПН с Рвых>100 Вт из-за повышенного падения напряжения коллектор-эмиттер силового транзистора в открытом состоянии. Схемы на насыщенных ключах, включаемых в базовые цепи силовых транзисторов, требуют дополнительных источников питания с гальванической развязкой их от корпуса, а для мостовых и полумостовых схем инверторов - также и друг от друга.

На составных транзисторах

На клнках с ДН

Транарорма-торные

На кзе ТН

Иакзе ТТ

Комкниро-Ва иные

ТН- ключи сДН

ТТ +

ключи с ДИ

ТН +

ТТ +

ключи с ДК

ключи С ДК

базового

тока:

jli ТТ - трансформаторы напряжения, тока; ДИ, ДК - дополнительные источники, кон-деисаторы




Рис. 5.32. Схема комбинированног ФБТ с ТН, ключами и ДИ

-ЛП2

Высокий КПД трансфОрма торных ФБТ определил их ши рокое применение. Существу ют два направления построе" ния таких ФБТ: на базе тран сформаторОв напряжения трансформаторов тока. Комбинированные ФБТ представляют собой развитие трансформаторных схем. При этом используются трансформаторы ключи с дополнительными источниками или трансформаторы дополнительные конденсаторы, накапливающие заряд во врем открытого состояния силового транзистора и разряжающиеся н эмиттерный переход при его запирании. ,

Дополнительно к разновидностям ФБТ, приведенным на рис.. 5.31, следует отметить возможность их построения однотактным и двухтактными. Первые являются более универсальными, годны ми для схем как однотактных, так и двухтактных инверторов. Од нако по количеству радиоэлементов двухтактные ФБТ могут имет преимущество.

Общеизвестно требование форсированного запирания силовы биполярных транзисторов в мощных инверторах. Для его выпол нения наиболее приспособлены комбинированные схемы ФБТ При этом схемы с дополнительными конденсаторами отличае. простота, а схемы с дополнительными источниками - повышен ное качество формируемых импульсов базового тока.

Формирование коротких фронтов базового тока обеспечивает ся высокочастотными транзисторами в схеме ФБТ и применение трансформатора управления на ферритовом сердечнике.

Одна из схем ФБТ предложена в [83]. Устройство для управления силовым транзисторным ключом (рис. 5.32) содержит трансформатор и два транзисторных каскада. На входную обмотку трансформатора поступают управляющие импульсы и формируют открывающий базовый ток транзисторного ключа. После окончания импульса управления транзистор VT1 формирует от источни-, ка вспомогательного питания (ВП) запирающий базовый ток для транзисторного ключа и находится в открытом состоянии при отсутствии импульсов управления. Транзистор VT2 открыт лишь во время действия управляющего импульса. Все остальное время транзистор VT2 закрыт. Таким образом, исключается пара-зитгая циркуляция тока от ВП через транзистор VT1 и вторичною обмотку трансформатора во время паузы между импульсами управления.

Разработке формирователей базового тока посвящено большое число работ, решающих задачи повышения быстродействия, уменьшения динамических потерь, получения режимов переключения, оптимальных с точки зрения электромагнитной совместимости и



•ip. Примером рекомендуемого подхода к построению ФБТ можно считать работу [84], где описано, как с помощью достаточно простых схем можно формировать токи управления для биполярных транзисторов, обеспечивающие повышенное быстродействие их переключения.

В работе [85] приводится схема управления мощными полевыми транзисторами. Там же отмечается, что управление мощными полевыми транзисторами, входящими в ВПН с бестрансформаторным входом, непосредственно от логических микросхем 3 настоящее время не представляется возможным.

Модуляторы

Наиболее распространенный тип модуляции - ШИМ не исчерпывает возможностей регулирования и стабилизации выходно-"0 напряжения ВПН другими разновидностями модуляторов. Из-зестны частотно-импульсные модуляторы (ЧИМ). В этом случае частота преобразования является переменным параметром, а длительность импульсов постоянна. Другим известным способом яв-тяется релейный принцип управления, при котором в зависимости от дестабилизирующих воздействий изменяются как длительности импульсов, так и частота их следования. Типичным управ-тяющим элементом в такой схеме ВПН является триггер Шмитта, обладающий релейной характеристикой.

Автор принимал участие в разработке принципа релейно-им-чульсной модуляции (РИМ). При данном способе формируются <пачки» одинаковых по длительности импульсов с постоянной шстотой внутри «пачки». Длительности «пачек» и паузы между ними - переменные величины. РИМ представляет собой сочетание релейного способа и ЧИМ.

Перспективной модификацией ШИМ для двухтактных схем ВПН является модулятор, предложенный в [64] (рис. 5.16). В этой схеме имеется формирователь пилообразного напряжения (ФПН), делитель частоты на триггере со счетным входом (ДЧ) и две схе--лы «И», за счет чего обеспечивается одинаковая длительность шпульсов управления на оба входа ПУ и УМ.

Одним из простейших вариантов построения ШИМ является хема, представленная в работе [86]. Электрическая схема ВПН указанным ШИМ приведена на рис. 5.33, а диаграммы напряжений на рис. 5.34. ШИМ содержит регулируемый мультивибра-ор (РхМ) и стабилитрон VD1.

На рис. 5.33, 5.34 введены следующие обозначения:

Uhoh - напряжение источника опорного напряжения; Uy, "i-riT ~ напряжения на выходе усилителя постоянного тока; LP4 - напряжение на выходе регулируемого мультивибратора; Jj-jy - напряжение на входе предварительного усилителя; Uct - напряжение сгабилизании стабилитрона VD1; 1"и - длитель-юсти импульсов на входе ПУ.



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