Кроме двухпозиционных ИПН известны также ИПН с однопозиционным регулированием, в которых порог отключения ключа определяется только максимальным значением напряжения на нагрузке, а нижний порог включения ключа не является фиксированным, а определяется параметрами схемы, величиной тока нагрузки и входного напряжения ИПН. В этих устройствах точность стабилизации невелика, и они широкого распространения не получили.
По сравнению с другими типами ИПН схемы двухпозиционного и однопозиционного регулирования более сложны и труднее поддаются расчету. Релейный элемент должен иметь высокую крутизну характеристики вход-выход и значительный коэффициент усиления для того, чтобы ключ-транзистор имел по возможности меньшее время переключения и допускал достаточно большой проходной ток. Стабильность их в общем хуже, чем в ИПН с импульсными модуляторами, а напряжение пульсаций больше. Это объясняется тем, что релейные регуляторы имеют зону нечувствительности и гистерезис релейного элемента.
Частота коммутации ключа значительно изменяется при колебаниях тока нагрузки. В ряде случаев это крайне нежелательно. Кроме того, порог срабатывания релейного элемента не всегда совпадает с максимумом и минимумом выходного напряжения, поэтому напряжение пульсации на выходе ИПН может изменяться в зависимости от режима работы. Однако ИПН с позиционным регулированием при переходных процессах обладает оптимальным быстродействием управляющего устройства, в то время как многие из ИПН с импульсными модуляторами лишены этого преимущества.
В преобразователях с широтно-импульсной модуляцией частота переключения регулирующего транзистора постоянна. Здесь в процессе регулирования изменяется лишь соотношение между длительностями открытого и закрытого состояний регулирующего транзистора, причем их сумма в любом рабочем периоде постоянна и равна длительности периода.
Энергетические достоинства импульсного метода регулирования мощности наиболее полно проявляются при индуктивном накопителе энергии. В схеме импульсного преобразователя напряжения (ИПН) содержится большое число нелинейных элементов, что значительно усложняет задачу их проектирования. Однако эта задача сильно упрощается, если преобразователь напряжения должен обладать высоким коэффициентом полезного действия (КПД).
При КПД преобразователя более 85% можно с достаточной для инженерной практики точностью считать изменения тока дросселя линейными. Это значительно облегчает анализ режимов работы импульсных преобразователей напряжения и их расчет.
Рассмотрим основные схемы ИПН: с индуктивно-емкостной непрерывной частью (понижающий, повышающий, инвертирующий), с активно-емкостной непрерывной частью (с последовательным включением ключа и нагрузки, с параллельным включением ключа и нагрузки).
1.3. ИПН с индуктивно-емкостной непрерывной частью.
На рис.1.4. приведена схема мощной части понижающего ИПН.
рис. 1.1. Схема мощной части понижающего ИПН.
На рис.1.2. приведена схема повышающего ИПН,
Рис. 1.2. Схема мощной части повышающего ИПН.
а на рис.1.3. – инвертирующего ИПН.
Рис. 1.3. Схема мощной части инвертирующего ИСН.
В режиме непрерывных токов в дросселе фильтра выходное сопротивление понижающего преобразователя ,схема которого изображена на рис. 1.1, меньше, чем в стабилизаторах других типов (рис. 1.2., 1.3.). При работе в режиме холостого хода напряжение на выходе импульсного преобразователя первого типа (рис. 1.1.) равно напряжению питания, тогда как для двух других преобразователей оно может возрастать до бесконечности.
Увеличение внутреннего сопротивления импульсных преобразователей в режиме прерывистых токов в дросселе фильтра и увеличение их выходного напряжения при малых нагрузках являются существенными недостатками всех рассмотренных схем преобразователей.
Последний недостаток импульсных преобразователей можно устранить посредством некоторого усложнения их силовых схем путем включения дополнительного маломощного транзистора параллельно диоду фильтра. Дополнительный транзистор управляется в противофазе с регулирующим транзистором и дает возможность протекания тока в дросселе фильтра в противоположном направлении под действием колебательного процесса в фильтре.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.