Использование удвоителя тока.

Рис. 3 Модель полумостового преобразователя

На рис.3 представлена модель полумостового преобразователя, работающего на частоте 100 кГц, U_вх=400 В. Все транзисторы управляются синхронно.

Результаты моделирования отражены на рис.4. Синхронные выпрямители работают без сквозных токов, обусловленных восстановлением обратного тока внутренних диодов. Главный недостаток метода -зависимость регулировочной характеристики от тока нагрузки. Подобная зависимость объясняется тем, что при малых токах нагрузки ток через дроссели имеет отрицательные значения довольно продолжительное время, в течение которого энергия выходного фильтра передается через соответствующий открытый транзистор синхронного выпрямителя соответствующему дросселю. При этом суммарные пульсации тока нагрузки будут больше, чем в обычной схеме.

Рис. 4 Результаты моделирования: а) токи через дроссели; б) ток через внутренний диод синхронного выпрямителя М4; в) ток через внутренний диод синхронного выпрямителя М3

Пульсации тока дросселя L1 определяются следующим образом:

Δ I_l1=U₀DT/L1. Пульсации тока дросселя L2: I_l2=U₀(1-D)T/L2.

Для того, чтобы внутренний диод синхронных выпрямителей не проводил ток, необходимо: I_n/2-U₀DT/2L1< 0, I_n/2-U₀(1-D)T/2L2< 0.

Схемы сглаживающих фильтров на пассивных элементах.

Схемы сглаживающих фильтров на активных элементах.

Из-за ряда достоинств активные фильтры нашли широкое распространение при небольших выходных мощностях. К такимдостоинствамотносятся:

· высокие качественные и энергетические показатели;

· широкий диапазон частот;

· простота конструкции;

· малая зависимость коэффициента сглаживания от изменений тока нагрузки;

· малые магнитные поля из-за отсутствия индуктивности в схеме фильтра;

· отсутствие опасных режимов при возникновении переходного процесса, т.к. нет перенапряжения при “сбросе” тока нагрузки.

К недостаткам схемы можно отнести: снижение к.п.д. устройства при увеличении тока нагрузки из-за увеличения потерь на транзисторе; необходимость защиты транзистора в переходных режимах.

Принцип действия активных фильтров основан на свойстве транзистора создавать различные сопротивления для переменного и постоянного токов. Характерны два способа построения фильтров. Первый способ состоитв том, что транзистор включается по схеме с общим коллектором.

Ток коллектора I_К в схеме фильтра ОК мало зависит от величины приложенного к переходу коллектор- эмиттер напряжения U_К при постоянном значении тока базы. На рисунке приведены графики зависимости I_К = f (U_К ) при I_б = const.

Если провести на графике нагрузочную прямую (U_К = U_ВХ при I_КО = 0 и I_К= U_ВХ / R_Нпри U_К = 0 ) и выбрать на ней рабочую точку А { U_К0, I_КО }, то сопротивление транзистора переменой составляющей тока в точке А

R_Д = DU_К/ DI_К будет много больше его сопротивления постоянному току

R_С = U_К0 / I_КО, т.е. R_Д> > R_С. Соответственно переменная составляющая выпрямленного напряжения U_В.ПЕР. на входе фильтра вызывает небольшие изменения тока коллектора DI_К при условии, что ток базы I_б = const. Переменная составляющая напряжения на выходе фильтра ОК U_{ВЫХ.ПЕР.} = DI_КR_Нполучается значительно ослабленной по сравнению с U_В.ПЕР.

Таким образом, сглаживание пульсаций в фильтре ОК обеспечивается RC фильтром в базовой цепи, а транзистор VT предназначен для усиления сигнала по мощности (эмиттерный повторитель! ). Резистор R задаёт режим работы транзистора по постоянному току, устанавливая ток базы.

Второй способ построения активного фильтра состоит в том, что транзистор включается по схеме с общей базой:

Режим работы транзистора по постоянному току определяется величиной Rб, а сглаживающее действие – постоянной времени цепочки R1C1. Эта цепь стабилизирует ток эмиттера, если R1C1 > > Tn, где Tn – период пульсации. В этом режиме транзистор обладает большим дифференциальным сопротивлением и малым статическим, что эквивалентно дросселю в LC–фильтрах.

Коэффициент сглаживанияS схемы рассчитывается так же, как в RC пассивном фильтре:

Схемы резонансных фильтров.

Резонансные сглаживающие фильтры используются на выходе выпрямительных устройств, в которых переменная составляющая выпрямленного напряжения близка по уровню к первой гармонике. Также они используются для аппаратуры, которая не чувтсвительна к высшим гармоническим составляющим напряжения. При больших отклонениях частоты питающнго напряжения происходит “расстройка” относительно собственной частоты контура, что ухудшает сглаживающие свойства фильтра. Поэтому не допускается использование таких фильтров при больших отклонениях частоты питающего напряжения. Изменение тока нагрузки приводит к изменению индуктивности контура, что также уменьшает значение коэффициента сглаживания. Для исключения этого явления в дроссель вводят зазор или обмотку обратной связи, поддерживающую постоянство индуктивности. Последнее приводит к громозкости фильтра и уменьшению его к.п.д., поэтому рекомендуется использовать такие фильтры при постонстве тока нагрузки. Для подавления гармонических составляющих напряжения, кроме первой, используют дополнительные реактивные элементы. По сравнению с другими пассивными сглаживающими фильтрами этот тип фильтров менее громоздкий и имеет больший к.п.д.

Существует две модификации резонансных сглаживающих фильтров:

Фильтр с параллельным колебательным контуром ( фильтр “пробка”)

Получим выражение для коэффициента сглаживания фильтра:

где ,

R_к-потери в дросселе колебательнного контура.

Фильтр(контур) настраивается на частоту первой гармоники и создается большее сопротивление Z_к для ее прохождения. Кондесатор Cф сглаживает гармоники высших порядков.

Резонансный фильтр с последовательным колебательным контуром (режекторный фильтр)

Получим выражение для коэффициента сглаживания фильтра:

При настройке колебательного контура Z_К на частоту первуй гармоники, сопротивление контура становится равной потерям в дросселе R_К и первая гармоника выпрямленного напряжения не проходит в нагрузку.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒