Преобразователи постоянного напряжения, функциональная схема

На рис 51 показана схема ППН. В общем случае она состоит из 5 блоков. На входе блоки 1 постоянное Uвх преобразуется в переменное Uи прямоугольной формы). Частота Uи 10 или 100кГц. Блок 2 это высокочастотный выпр-ль напряжение Uи преобразуется в постоянное Uв, содержащее определенный уровень переменной составл (высокочастотной). На выходе ППН переменная составл Uв фильтруется с помощью ФНЧ (блок 3) до требуемого нагрузкой уровня. Блоки 1,2,3 наз-ся силовым каналом ППН.Все остальные устр-ва относятся к блоку управ-я. В состав ППН входят вспомогательные цепи ВС(блок 4), которые осуществляют защиту от сверхтоков и перенапряжения, сигнализацию, и мн-во сервисных ф-ий. Они входят в специализированную микросхему ШИМ-контроллер,куда относится и устр-во управ-я(5).Для управления ключом блока 1 используется так же уст-во управления 5, которое в случае стабилизированного ППН осуществляет регулирование выходного напряжения с помощью цепи ООС. Если в функциональной схеме присутствуют 1,2,3 блоки, то осуществляется преобразование электроэнергии постоянного тока одного качества в постоянного тока другого качества или конвертирование электроэнергии.

Такая процедура наз-ся конвертортированием электроэнергии,а ППН наз-ся конвертером. Если ППН выполняет ф-ию обратную выпрямлению переменного тока, то блоки 2 и 3 отсутствуют. Процедура преобразования наз-ся инвертирование электроэнергии, а ППН- инвертор, DC\AC преобразователь. Инверторы могут быть- однотактные и двухтактные, - транзисторные и терристорные, - с самовозбуждением и с независимым возбуждением. Основные элементы инвер-ра- электронный ключ и транс-р. Высокочастотный транс-р преобразует пдводимое к его первичной обмотки постоян-е напр-е, но только в том случае,если это напр-е вызывает изменяющиеся во времени переменный магнитный поток в сердечнике, поэтому подводимое к первичной обмотки напр-е должно периодически коммутироваться с помощью прерывателя тока- электронного ключа. При этом в обмотке транс-ра индуцируется эдс, величины к-ых пропорцион-ны скорости изменения магнитного потока и числу витков в обмотке.

30

Ключевой режим работы тр-ра

В ППН исп-ют в основном электронные ключи на транз-ах, они полностью управляемые, могут обеспечить высокий кпд,имеют малые габариты.ВАХ БПТ приведены на рис.52,а ПТ на рис 54.При работе электронного ключа на его управляющий вывод подается импульсное напряж-е с периодом Т и шириной импульса tи

,fк- частота коммут-ии ключа. Коэфф-т заполнения опред-ся как. меньше 1

.Рассмотрим потери мощности при работе биполярного транз-ра(рис52). На интерв-ле от 0 до tи транз-р открыт и находится в состоянии насыщения т.1.Электронный ключ замкнут.Энергетические потери опред-ся , ,

Поэтому . (мала)

На интервале tи,Т рабочая точка перемещается в т.2. Транз-р закрыт и находится в состоянии отсечки. Электронный ключ разомкнут, поэтому ток кол-ра очень мал,а потери мощ-ти опред-ся как

При переходе из т.1 в т.2 и обратно, рабочая точка тран-ра находится в рабочей обл,но время tпер при прямоугольных импульсах напр-я очень мало,потери опред-ся как

Чем меньше tпер,тем меньше потери ,поэтому здесь испол-ся высокочастотные транз-ры. В то же время Pперекл пропорционально частоте коммут-ии fк,чем больше fк,тем потери переключения больше и fк стрем-ся выбрать как можно больше , т.к габориты трансфор-ов и LC-фильтров обратно пропорц частоте. Обычно fк выбирают компромиссной или оптимальной, в зависимости от принимаемой элементной базы ППН.

31