7.4. НЕПРЕРЫВНЫЙ И ПРЕРЫВИСТЫЙ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Большинство импульсных преобразователей постоянного тока работает в режиме непрерывного индуцирования тока. В этом режиме дроссель в любой момент времени запасает или отдает энергию, как показано на рис. 7.12, а. Ток дросселя никогда не уменьшается до пу-

Рнс. 7.12. Формы тока в дросселях в непрерывном (а) и прерывистом (б) режимах:

Ida - постоянный ток

ля. Если ток дросселя уменьшится до нуля в течение времени, когда транзистор закрыт, преобразователь будет работать в прерывистом режиме, как показано на рис. 7.12,6. Здесь в течение части периода времени ток дросселя отсутствует. Прерывистый режим устанавливается путем уменьшения частоты коммутации /ком, уменьшения коэффициента заполнения при заданной нагрузке, снижения индуктивности фильтра L или уменьшения тока нагрузки, в результате чего уменьшается среднее значение тока, тогда как ток пульсаций остается тем же самым. Прерывистый режим обычно используется при работе импульсного источника питания с небольшими нагрузками. Когда ток дросселя в преобразователе достигает нуля, диод закрывается, препятствуя изменению направления тока дросселя и поддерживая его равным нулю в течение времени f0.

На практике введение режима прерывистой проводимости может увеличить стабильность импульсного источника питания. Если такой режим обеспечивается путем увеличения Ra, что обычно и делается, пульсация напряжения не ухудшается. Однако уравнение для определения коэффициента усиления преобразователей в прерывистом режиме несправедливо. Введение прерывистого режима вызывает небольшой сдвиг выходного напряжения. Р. Мнддлбрук и С. Чук вывели ряд условий, определяющих Ra для перехода в прерывистый режим. Преобразователь работает в прерывистом режиме, если Ra>RKv, и в непрерывном, если Ru<Rw.

Если номинальное сопротивление (Лпом) определить как

ном ~ 2£/ком>

где L - индуктивность дросселя; /ком - частота коммутации, тогда

г, Rhom~

р ~~i-D ДЛЯ понижающего преобразователя;

кр - ~-г~г для повышающего преобразователя;

(1 - D)%

Rkp - ~ Н°£)2 для понижающе-повышающего преобразователя,

Режим работы преобразователей Чука можно определить посредством безразмерной величины k такой, что при k>kKP достигается непрерывный режим, а прн k<kKP - прерывистый. Для преобразователя Чука £„р=(1- £>)2. Если /?nOM=2(i,L2)/:KOM, тогда Якр=ЯноМ/(1-£>)2. Величины kKp для понижающего, повышающего и понижающе-повышаю-щего преобразователей равны 1-D, D(l-D)2 и (1-D)2 соответственно.

7.5. МНОГОКОММУТАТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

При уровнях мощности свыше киловатта требование высокой эффективности и уменьшения мощности рассеивания на компонентах схемы определяет необходимость передачи энергии в нагрузку в течение большей части периода коммутации, что приводит к необходимости использования двух или более коммутаторов и к усложнению схемы. Наиболее широкое применение получили три основные схемы преобразователей: двухтактная, полумостовая и мостовая.

7.5.1. ДВУХТАКТНАЯ СХЕМА

Принципиальная схема двухтактного преобразователя постоянного тока показана на рис. 7.13, о. При открытом транзисторе VTt открыт диод VD[ (полярность напряжений на выводах обмоток трансформатора Т, показана на рис. 7.13,6). Когда УТ\ закрывается, спадающий магнитный поток меняет полярность напряжения иа всех обмотках трансформатора. Положительное напряжение на аноде отпирает диод VD2 и энергия убывающего потока передается от трансформатора иа выход. В течение t0 напряжение на коллекторе VTi равно 2UmCT. Когда открывается транзистор VT2, процесс повторяется, при этом VD2 находится в проводящем состоянии, когда открыт транзистор VT2, a VDi находится в проводящем состоянии, когда VT2 закрывается. Выходное напряжение равно:

Диоды VD3 и VDn препятствуют подаче отрицательного напряжения на транзистор, который только что закрылся.

Важно, чтобы выполнялись следующие условия: время пребывания транзисторов VTt и VT2 в открытом состоянии должно быть строго одинаково для обоих транзисторов, прямое напряжение на диодах хорошо согласовано, напряжения на открытых транзисторах должны быть

Полярность для открывания VTj

P;ic. 7.13. Двухтактный преобразователь: а - схема; б - формы сигналов

такими, чтобы степень намагничивания сердечника трансформатора в обоих направлениях была одинакова. В противном случае за несколько периодов работы сердечник насытился бы в одном направлении и преобразователь вышел из строя.

При использовании трансформатора с несколькими вторичными обмотками двухтактный преобразователь, так же как и полумостовой и мостовой, может снабжать энергией несколько потребителей. Однако