Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 19

Трансформаторы статических преобразователей напряжения должны иметь малую индуктивность рассеяния, для этого каждая из обмоток при намотке распределяется равномерно по всей окружности тороидального сердечника. Намотка обмоток с выводом от средней точки производится двумя проводами одновременно с последующим образованием вывода путем соединения конца одной полуобмотки с началом другой. Между слоями и обмотками прокладывается возможно более тонкая изоляция (лавсановая плёнка и пр.). При намотке следует помнить, что пермаллоевые магнитные материалы значительно ухудшают свои магнитные свойства при различного рода механических воздействиях (ударах, деформациях и пр.). Поэтому перед намоткой пермаллоевые сердечники должны быть заключены в достаточно жесткие немагнитные обоймы, например пластмассовые. Для обеспечения надёжной работы трансформатора или дросселя фильтра нагрев их частей не должен превышать максимально допустимых значений, так как срок службы изоляционных материалов при перегреве резко сокращается.

В стабилизированных источниках вторичного электропитания, работающих с высокой частотой переключения, заметное влияние на работу схемы оказывают импульсные свойства мощных полупроводниковых приборов, в первую очередь их инерционные свойства. В схемах выпрямления это явление выражается в том, что при быстром переключении мощного диода из проводящего состояния в закрытое он на некоторое время теряет свои выпрямительные свойства.

Надпись: Рисунок 1.19, а – простейшая схема с диодом, б – графики токов и напряжений

 На рисунке 1.19,а приведена простейшая схема с диодом, а на рисунке 1.19,б – графики токов и напряжений. Пусть в момент времени t=0 ко входу схемы подключается напряжение Uп  такой полярности, что обеспечит протекание прямого тока Iпр через диод Д. Из-за инерционности движения носителей заряда ток через диод начнет протекать не сразу, а спустя некоторое время tзд, называемое временем задержки включения. В это время к диоду оказывается приложенным большое по значению импульсное прямое напряжение Uпр.и. Время tзд  мало и не оказывает существенного влияния на работу схемы выпрямителя.


По мере нарастания тока через диод его прямое напряжение уменьшается до значения постоянного прямого напряжения Uпр (момент t2). Интервал времени t1-t2 с момента подачи импульса прямого тока на диоде при нулевом начальном смещении до момента достижения заданного значения Uпр называется временем установления прямого напряжения на диоде tуст.


При изменении полярности напряжения Uп на обратную (момент t3) накопленный в диоде объемный заряд неосновных носителей не исчезает мгновенно и через диод начинает протекать ток в обратном направлении, обусловленный рассасыванием избыточных носителей заряда. Значение максимального обратного тока Iобр. макс ограничивается лишь сопротивлением нагрузки Rн. На этом интервале (t3-t4) прямое напряжение на диоде постепенно уменьшается до нуля. В момент времени t4 избыточный заряд носителей становится равным нулю и начинается процесс запирания диода, а обратный ток начинает уменьшаться, стремясь при t5 к установившемуся значению Iобр. Интервал времени t3-t4 получил название времени рассасывания избыточного заряда неосновных носителей в диоде tp.

Интервал t4-t5 называется временем восстановления обратного сопротивления диода tвос. На интервале t4-t5 мгновенная мощность, рассеиваемая в диоде Pд, максимальна. Протекание через диод большого обратного тока приводит к тому, что по мере увеличения частоты происходит уменьшение выпрямляемого напряжения, среднего значения тока нагрузки и напряжения на ней, т.е. снижение к. п. д. выпрямителя.

Импульсные и инерционные свойства биполярных транзисторов, так же как и диодов, характеризуются временами процессов его переключения. При подаче на вход простейшей транзисторной схемы (смотри рисунок 1.20,а) управляющего импульса прямоугольной формы Uy коллекторный ток Iк начинает протекать не сразу, а лишь спустя время tзд (смотри рисунок 1.20,б). В момент времени t1 начинается нарастание коллекторного тока по экспоненциальному закону