Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Энергетические характеристики



Широтно-импульсных преобразователей

 

 

Регулировочные характеристики ШИП были рассмотрены выше (рис. 4.2, 4.11). Энергетические характеристики ШИП рассчитываются на основании анализа электромагнитных процессов.

 

При симметричном способе управления при обобщённой нагрузке на коммутационных интервалах имеем:

 

, (4.3)

 

, (4.4)

 

n = 0, 1, 2, 3………целые числа.

 

Разделим все слагаемые уравнений (4.3, 4.4) на и обозначим , тогда эти уравнения можно представить в относительных единицах:

 

, , (4.5)

 

, , (4.6)

 

где - относительный ток нагрузки;

- относительная э.д.с. нагрузки;

- постоянная времени нагрузки.

 

Для несимметричного и поочередного способов управления уравнения (4.5, 4.6) запишутся в виде:

 

, , (4.7)

 

 


Преобразователи постоянного напряжения 267

 

, , (4.8)

 

Среднее относительное напряжение на выходе ШИП определяется из уравнений:

 

- при симметричном способе управления (двухполярном напряжении на нагрузке),

 

- при несимметричном и поочередном управлении (однополярном напряжении на нагрузке).

 

Ток в нагрузке содержит среднюю составляющую и пульсирующую составляющую . Средний ток обусловлен средним значением напряжения на нагрузке и величиной э.д.с:

 

(4.9)

 

при двухполярном напряжении на выходе ШИП,

 

(4.10)

 

при однополярном напряжении.

 

Величина пульсирующей составляющей находится из решения системы уравнений (4.5 – 4.10), обобщённое выражение этой составляющей имеет вид:

 

. (4.11)

 

Средние и эффективные токи в нагрузке, в силовых транзисторах, диодах и в источнике питания могут быть определены по упрощенным выражениям, если принять, что мгновенный ток нагрузки изменяется по закону:

 

при , (4.12)

 

при , (4.13)

В этом случае выражения для определения относительных токов во всех

отмеченных ветвях представлены в табл. 4.1.


268 Электронные аппараты

 

Табл. 4.1

 

  Несимметричное управление(однополярное напряжение на нагрузке)  
  Симметричное управление(двухполярное напряжение на нагрузке)  

 

В качестве примера на рис. 4.14 а, б приведены зависимости относительных токов в силовых транзисторах и диодах при симметричном способе управления, рассчитанные по выражениям табл. 4.1.

 

 

Рис. 4.14. Энергетические характеристики ШИП

с симметричным управлением


Преобразователи постоянного напряжения 269

 

При найденных токах (табл.4.1) мощность в нагрузке, мощность, потребляемая из источника питания, и потери в силовых полупроводниковых элементах ШИП находятся по уравнениям:

 

; ; ; ; (4.14)

 

 

Импульсные источники

Питания постоянного тока

 

 

Импульсные источники напряжения постоянного тока применяются главным образом как стабилизаторы напряжения. В отличие от непрерывных стабилизаторов напряжения импульсные стабилизаторы обладают лучшими энергетическими характеристиками, меньшими массами и габаритами.

 

Рассмотрим две основные схемы понижающего и повышающего импульсного источника напряжения постоянного тока.

 

Схема понижающего импульсного источника напряжения постоянного тока

приведена на рис. 4.15 а.

 

Рис. 4.15. Понижающий импульсный источник

постоянного напряжения


270 Электронные аппараты

 

В этой схеме используется накопительная индуктивность (дроссель) L, включённая последовательно с нагрузкой . Для сглаживания пульсаций в нагрузке параллельно ей включён конденсатор фильтра С. Ключевой транзистор VT включён между источником питания и накопительной индуктивностью L. Схема управления включает или выключает транзистор. При включении транзистора VT в индуктивности L начинает возрастать ток, достигая своего максимального значения к моменту выключения транзистора VT (рис. 4.15 б).

 

По сигналу, поступившему от схемы управления, транзистор VT запирается, а диод D отпирается. Энергия, накопленная в дросселе L, начинает расходоваться в нагрузке и ток дросселя начинает уменьшаться по линейному закону. Этот спад продолжается вплоть до нового отпирания транзистора VT.

 

Включение в схему диода D обеспечивает непрерывность тока в индуктивности L и исключает появление опасных выбросов напряжения на транзисторе VT в момент коммутации.

 

На рис. 4.15 в, г приведены эквивалентные схемы замещения для двух рассмотренных интервалов работы схемы. В зависимости от значения параметров схемы возможны два режима работы: 1 – непрерывного и 2 – прерывистого тока в индуктивности. Обычно значение индуктивности выбирается такой, чтобы обеспечить режим непрерывного тока. Этот режим работы и рассматривается в дальнейшем.

 

Электромагнитные процессы в схеме представлены на (рис. 4.15 б). При анализе схемы можно считать, что напряжение на нагрузке постоянно. Включение и выключение транзистора приводит к скачкообразному изменению напряжения на индуктивности L и пульсации тока в индуктивности (рис. 4.14 б). Напряжение на нагрузке определяется исходя из того, что среднее напряжение на индуктивности за период равно нулю, т. е. площади (рис. 4.14 б) положительной и отрицательной части равны между собой

 

,

 

откуда

, (4.15)

 

Регулировочная характеристика понижающего импульсного источника напряжения, построенная по уравнению (4.15), изображена на рис. 4.16.

 

Схема повышающего импульсного источника приведена на (4.17 а). В этой схеме дроссель включён последовательно с источником питания , а диод D –

последовательно с нагрузкой.


Преобразователи постоянного напряжения 271

 

 

Рис. 4.16. Регулировочная характеристика понижающего

импульсного источника напряжения

 

Рис. 4.17. Повышающий импульсный источник

постоянного напряжения

 

При включении транзистора VT индуктивность L подключается непосредственно к источнику питания. Ток в индуктивности начинает линейно нарастать, пока из схемы управления не поступит сигнал на запирание транзистора VT.

 

После запирания транзистора VT избыточная энергия, накопленная в L, через открытый диод D поступает в нагрузку, подзаряжая конденсатор фильтра С. Электромагнитные процессы в схеме показаны на рис. 4.16 б.


272 Электронные аппараты

 

Исходя из того, что напряжение на нагрузке постоянно, а среднее напряжение на индуктивности за период равно нулю, можно определить среднее напряжение на нагрузке

 

,

 

откуда

. (4.16)

 

Регулировочная характеристика повышающего импульсного источника питания, построенная по (4.16), приведена на (рис. 4.18).

 

 

Рис. 4.18. Регулировочная характеристика повышающего

импульсного источника питания

 

 

9.5.5. Энергетические характеристики


Поделиться:



Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 709; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.041 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь