Источники питания генераторов плазмы, страница 19

а) установка сглаживающего фильтра не после выпрямительной схемы, а за регулирующим элементом, так как напряжение после ключа нуждается в сглаживании - стабилизатор не фильтрует;

б) наличие элемента преобразования сигнала, который вырабатывает необходимой формы напряжение для управления регулирующим элементом. Это напряжение определяется выбранным видом ключа: оно может иметь форму коротких прямоугольных импульсов одной полярности или периодически изменяющейся полярности и т. д. и должно обеспечить минимальное время переключения.

Как следует из рисунка 1.6.в, управляющие импульсы должны быть синхронизированы с частотой сети, чтобы фиксировать начало размыкания ключа: для этого используется напряжение сети, подаваемое на элемент 6.

На рисунке 1.6.е приведена структурная схема ключевого стабилизатора, работающего от постоянного напряжения (выпрямленного и отфильтрованного), поэтому здесь нет элемента 4. Все остальные элементы те же, что и на схеме рисунке 1.6.д. Но здесь возникает необходимость в напряжении, которое будучи поданным на элемент 6, обеспечит замыкание ключа с периодом Т (рисунок 1.6.б). Чтобы период Т был неизменным, для получения ШИМ требуется задающий генератор фиксированной частоты 7.τ - в зависимости от величины отклонения U_ВЫХ от U_{ВЫХ.НОМ} - изменяет элемент 6.

Однако могут быть схемы, в которых нет генератора 7. При этом период Т ≠ const. Стабилизаторы, не содержащие в своем составе задающего генератора, называются релейными или двухпозиционными. Принцип действия таких стабилизаторов, к примеру, следующий. Представим себе, что к выходу стабилизатора подключено двухпозиционное устройство, например, триггер с двумя устойчивыми состояниями, который размыкает ключ при U_ВЫХ.MAXи замыкает его приU_ВЫХ.MIN.

При замкнутом ключе ток поступает со входа на выход и напряжение U_ВЫХ растет до верхнего порога срабатывания триггера U_ВЫХ.MAX. При разомкнутом ключе ток на выход не поступает и U_ВЫХ.MAX падает до нижнего порога срабатывания триггера U_ВЫХ.MIN. Периодические переключения триггера под действием U_ВЫХ.MAX и U_ВЫХ.MIN создают в схеме автоколебания, U_ВЫХ все время изменяется по величине с двойным размахом, равным U_ВЫХ.MAX - U_ВЫХ.MIN , а период переключения триггера Т и скважность импульсов Q зависят от величин входного напряжения и нагрузки.

Принцип действия стабилизатора с ШИМ во многом напоминает принцип «вертикального» управления тиристором. Среднее значение выходного напряжения стабилизатора в измерительном элементе 2 (рисунок 1.6.е) сравнивается с опорным, в результате чего вырабатывается управляющее напряжение. Последнее усиливается в усилителе 3 и подается на вход ЭПС 6, преобразующий сигналы постоянного тока в импульсы с длительностью τ (зависящую от величины напряжения сигнала). Период Т определяется задающим генератором 7. При U_ВХ.MIN и I_Н.MAX длительность τ максимальная.

Рассмотрим особенности схемы фильтра (элемент 5 на рисунке 1.6.д и е), более подробно приведенного на рисунке 1.6.ж. Его особенностью является необходимость в обратном (коммутирующем) диоде Д, которая будет понятна из объяснения работы стабилизатора. Когда ЭПС открывает ТР, то ток коллектора i_K = i_L и в дросселе накапливается магнитная энергия. Ток i_L разветвляется на токи заряда конденсатора С и через потребитель R_H. Диод Д во время прохождения импульса τ оказывается включенным в обратном направлении и не влияет на работу схемы.

По прошествии импульса тока i_K ЭПС выдает управляющий сигнал, закрывающий ТР. Наступает пауза - ток i_K = 0. Если бы не было диода Д, то резкое спадание тока i_K вызвало бы большую величину наведенной в обмотке дросселя э. д. с.  и дроссель или транзистор могли бы выйти из строя вследствие пробоя. При наличии диода Д, как только нарастающая  (полярность показана штрихом на рисунке 1.6.ж) превысит напряжение U_ВЫХ, диод Д откроется и по нему начнет протекать ток i_L, вследствие чего u_L не может нарасти до опасной величины. Таким образом, через диод Д ток течет в интервале Т - τ.