Импульсивные преобразователи напряжения

Преобразователи постоянного тока

Импульсные преобразователи постоянного тока обеспечивают преобразования одного уровня постоянного напряжения в ряд других уровней постоянного напряжения.

Рис.12.12

На транзисторах VT1, VT2, W1, W2 собран мощный самовозбуждающийся генератор прямоугольных колебаний. В качестве трансформатора ТР1 тороидальный ферритовый сердечник. Резисторы R1, R2 и диод VD1 в цепи базыVT!, VT2 обеспечивают запускающее смещение для возникновений автоколебаний. Генератор, как правило, работает на частоте 10-20 кГц, что резко снижает габариты и вес сердечника трансформатора. В зависимости от соотношения коэффициентов трансформации W1/W2, W1/W4, W1/W5 получают требуемые выходные напряжения на выходе импульсного преобразователя.

Импульсные стабилизаторы

Для большинства источников питания лучшим средством стабилизации является последовательный переходной стабилизатор, но при больших токах нагрузки (>5А ) на таком транзисторе рассеивается большая мощность и значительно увеличиваются габариты. В тех случаях, когда это нежелательно, применяются импульсные стабилизаторы, в которых проходной транзистор быстро переключается (f=5-50кГц) между состояниями насыщения и отсечки. Выходной сигнал (прямоугольные импульсы) сглаживается фильтром нижних частот, (L1,C2). Благодаря высокой частоте переключений фильтрация упрощается.

Как и у других стабилизаторов, выходной сигнал постоянного тока сравнивается с соответствующим опорным напряжением, но здесь изменяется «рабочий цикл» импульса переключения (отношение времени включенного состояния к времени выключенного) вместо изменений уровня возбуждения базы проходного транзистора, и тем самым выходное напряжение подстраивается в соответствии с сигналом ошибки. С помощью падения напряжения на R2 организуется защита этой перегрузки, при этом генератор G на базу VT1 перестает подавать открывающие импульсы.

Рис.12.13

Импульсные стабилизаторы рассеивают очень небольшую мощность , поскольку проходной транзистор VT1 то заперт, то насыщен, а дроссель L1 мощности не рассеивает. В результате получается источник питания на большие токи с высоким КПД. Кроме того в импульсном стабилизаторе, у которого выходное напряжение меньше входного, ток, отбираемый от источника нестабилизированного напряжения, меньше выходного тока, который питает нагрузку (как у понижающего трансформатора). При этом напряжение на входе стабилизатора может быть намного больше напряжения на выходе. С помощью импульсных стабилизаторов можно создавать выходное напряжение, превышающее входное, и даже напряжение обратной полярности. Несмотря на эти достоинства импульсные стабилизаторы обладают рядом недостатков:

- генерация электрических помех во время переходных процессов включения-выключения больших токов;

- проблемы режима работы в отсутствия нагрузки;

- сплошная схема;

- во время работы может быть слышен довольно громкий звук от работы переключающегося проходного транзистора VT1.

Повышающий импульсный стабилизатор

Практически во всех импульсных стабилизаторах используется свойство индуктивности накапливать энергию, а затем отдавать ее конденсатору фильтра или нагрузке. На рис.1.14 приведена схема, в которой используется дроссель «с обратным ходом, в котором энергия , запасенная в магнитном поле дросселя, преобразуется в постоянный ток.

Рис.12.14

Внутренний генератор G дает периодические в 40мкс импульсы, отпирающие транзистор VT1 и заземляющие один конец L1. Ток через L1 в этот момент возрастает (т.к. ), а когда транзистор VT1 запирается, напряжение на катушке резко растет, стремясь удержать ток на том же уровне. Для ограничения напряжения на уровне +12В с R2 снимается выходное напряжение и подается для сравнения на компаратор DA1. На второй вход компаратора подается стабилизированное напряжение сравнения, получаемое с помощью VD2. Выходной сигал компаратора отключает генератор импульсов, если выходное напряжение превышает +12В, и таким образом осуществляется регулирование напряжения без использования проходного транзистора. Диод VD1 блокирует обратный ток во время действия импульса, а резистор R1 обеспечивает функцию ограничения тока (на уровне 5А). Емкостью С1 задается ширина импульса, а С2 фильтрует выходной сигнал для снижения уровня пульсации.