Повышение частоты преобразования электроэнергии в источниках вторичного электропитания. Допускаемое отклонение читающего напряжения от номинального, страница 28

Выход транзистора  из режима насыщения сопровождается увеличением напряжения на коллекторе, уменьшением скорости нарастания коллекторного тока и магнитного потока в сердечнике трансформатора, что в конечном счете приводит к смене полярности э. д. с. во всех обмотках. На этом интервале напряжение обмотки  будет способствовать закрытию транзистора. Когда напряжение  обмотки  превысит напряжение на конденсаторе фильтра , диод   откроется и начнется передача энергии, накопленной в индуктивности трансформатора, в нагрузку . По мере заряда конденсатора  ток диода  уменьшается по линейному закону до нуля, после чего диод  закрывается. Поскольку в этот момент магнитный поток перестает изменяться, э. д. с. во всех обмотках трансформатора становится равной нулю, после чего изменяет полярность. Далее описанный выше процесс  переключения повторяется.

Число витков коллекторной обмотки  находят из выражения

предварительно задавшись длительностью открытого состояния транзистора (c), значением изменения индукции  в магнитопроводе трансформатора, имеющим сечение ().

Базовый ток транзистора равен:

 где  

Напряжение на переходе коллектор – база закрытого транзистора не должно превышать максимально допустимого значения:

Установившееся напряжение на нагрузке

К закрытому диоду  прикладывается обратное напряжение

Длительность открытого состояния транзистора  определяется допустимой амплитудой коллекторного тока  индуктивностью обмотки , напряжением питания  и не зависит от сопротивления нагрузки. Длительность закрытого состояния зависит от емкости конденсатора и сопротивления нагрузки. Поскольку длительности этих этапов не равны друг другу, то применение здесь двухполупериодных схем выпрямление нецелесообразно. Характерной особенностью схемы является зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки. Это свойство используется в однотактных конвертерах для получения очень больших выходных напряжений (несколько десятков киловольт) при малой мощности в нагрузке и небольшом напряжении питания.

Однотактный конвертер с прямым включением диода   (открывающегося при открытом состоянии транзистора ) позволяет получить выходную мощность в два раза большую, чем в предыдущей схеме. Однако схема с прямым включением диода применяется редко из-за больших перенапряжений, возникающих на обмотках трансформатора и на транзисторе при его закрывании.

Двухтактные схемы транзисторных преобразователей напряжения постоянного тока находят очень широкое применение в источниках вторичного электропитания. Двухтактные транзисторные инверторы с самовозбуждением по принципу работы условно подразделяются на инверторы с ненасыщенным выходным трансформатором, у которых маломощный коммутирующий элемент включается в базовые цепи транзисторов.

Наиболее известной и в свое время широко распространенной схемой инвертора с насыщающимся выходным трансформатором является схема Ройера (рис. 6.3, а). Основными элементами схемы являются транзисторы  и , и трансформатор . Резисторы  и  устанавливают базовый ток  транзисторов. Процесс возбуждения колебаний в схеме инвертора происходит (в упрощенном виде) следующим образом. При подаче на схему напряжения питания  через оба транзистора начинают протекать обратные токи . Проходя через коллекторные обмотки  и  трансформатора эти токи создают в его магнитопроводе направленные встречно магнитные потоки. При полной идентичности параметров транзисторов, симметрии схемы и магнитных характеристик сердечника трансформатора суммарный магнитный поток равен нулю и автоколебания в схеме не возникнут. Однако в практических схемах такой идентичности никогда не бывает. Для увеличения несимметрии в схему вводят специальные цепи запуска (о них подробнее будет сказано позже).