 |
Повышающий широтно-импульсный преобразователь с инверсией
|
|
|
|
Понижающий широтно-импульсный преобразователь
Этот тип преобразователя называется понижающим, так как его выходное напряжение не может превышать входное. В соответствии со схемой (рисунок 17.3a.) его называют преобразователем с последовательным ключом.
Рисунок 17.3 - Понижающий преобразователь постоянного напряжения - а
и диаграмма его работы - b
Импульсное преобразование вызывает значительную пульсацию выходного напряжения. Поэтому на выходе преобразователя для уменьшения пульсаций, как правило, включают фильтр. Для рассматриваемой схемы наиболее эффективным и распространенным, особенно при низкоомной нагрузке, является L -фильтр. На рисунке 17.3,а представлена силовая часть схемы преобразователя с L -фильтром, ключом S и обратным диодом VD. Последний создает цепь протекания тока 
при выключении ключа S. При отсутствии диода VD будут возникать недопустимые перенапряжения на ключе при его выключении, обусловленные возникновением противо-э.д.с. 
в индуктивности фильтра. В качестве ключа S могут применяться все разновидности силовых транзисторных ключей и запираемые тиристоры.
При работе преобразователя происходит периодическое изменение двух состояний схемы. Первое состояние (интервал I) (рисунок 17.3,b) имеет место при включенном ключе S длительностью 
. На этом интервале ток 
протекает через индуктивность и нагрузку, диод VD заперт обратным напряжением. За счет тока в индуктивности накапливается электромагнитная энергия. Второе состояние (интервал II) при выключенном состоянии ключа S в течение времени 
. На этом интервале ток 
создается за счет энергии, накопленной в индуктивности на первом интервале, и протекает через диод VD. Принимая ключ S, источник E и реактор идеальными, а сопротивление нагрузки 
малым, составим уравнения для I-го интервала
|
|
|
, (17.2)
и II –го интервала
(17.3)
Учитывая, что изменение тока происходит по линейному закону, уравнения можно переписать в виде
; (17.4)
. (17.5)
Из этих уравнений следует, что 
Повышающий широтно-импульсный преобразователь
Этот тип преобразователя называют также импульсным преобразователем с параллельным ключом. Силовая часть схемы преобразователя с параллельным ключом S и приведена на рисунке 17.4,а.
Рис.4. Повышающий широтно-импульсный преобразователь- a,
диаграмма его работы - b
Принцип действия преобразователя основан на периодическом накоплении энергии и передаче ее из индуктивности L в цепь и нагрузки RН. Чередуются два состояния схемы: включен (интервал I), ключ S выключен (интервал II). На интервале I при замкнутом ключе S ток медленно нарастает, в реакторе L накапливается энергия, во II интервале при разомкнутом ключе S ток протекает через нагрузку, создавая в ней пульсирующее напряжение.
Диаграммы, иллюстрирующие этот режим работы, показаны на рисунке 17.4,b. Длительности интервалов I и II составляют 
и 
соответственно. Принимая ключ S, источник E и реактор идеальными, а сопротивление нагрузки малым, составим уравнения
для I-го интервала
, (17.6)
и II –го интервала
, (17.7)
Учитывая, что изменение тока происходит по линейному закону, уравнения можно переписать в виде
. (17.8)
; (17.9)
Из этих уравнений следует, что 
Повышающий широтно-импульсный преобразователь с инверсией
Этот тип преобразователя называется также преобразователем с параллельным индуктивным накопителем.
Диаграммы токов и напряжений в схеме представлены на рисунке 17.5,b. При включенном ключе (интервал I) к реактору L приложено напряжение Е и он накапливает энергию за счет протекания тока . Длительность этого интервала соответствует времени включенного состояния ключа . При выключении ключа диод VD переходит в проводящее состояние и энергия реактора поступает в нагрузку (интервал II). Длительность интервала II соответствует времени выключенного состояния ключа . Принимая ключ S, источник E и реактор идеальными, а сопротивление нагрузки малым, составим уравнения
|
|
|
для I-го интервала
, (17.10)
иII –го интервала
. (17.11)
Учитывая, что изменение тока происходит по линейному закону, уравнения можно переписать в виде
, (17.12)
. (17.13)
Из этих уравнений следует, что 
, в соответствии с этим выражением регулировочная характеристика имеет вид показанный на рисунке 17.6,III.
Рисунок 17.6 - Регулировочные характеристики импульсных преобразователей: понижающего - I, повышающего –II, повышающего с инверсией –III
В повышающих преобразователях амплитуда импульса напряжения на нагрузке стремится к бесконечности, но следует отметить, что в реальных схемах потери мощности ограничивают выходное напряжение, но не устраняют опасность выхода из строя элементов под воздействием повышенного напряжения. Неблагоприятным в этом отношении является режим холостого хода, когда нагрузка отсутствует.
Для уменьшения пульсаций в схемах повышающих преобразователей параллельно нагрузке включают емкостный фильтр.
|
|
|
