импульса коллекторного тока транзистора. Работа преобразователя «свистом» на частотах порядка нескольких килогерц.

в

при этом сопровождается характерным

Рис. 5. Петля гистерезиса магнитопровода в режиме однотактного преобразователя

Пример расчета однотактного преобразователя с «обратным» включением диодов. Заданы: Рвых тах - 100 Вт, РВых min = 75 Вт, T = 40 мкс. 1ктах=2 А, иВых=120 В. Принимаем также, что расчет проводится на случай исети = 220 В - 10%, т. е. для Uax= = 220-0,9-1,41 = 279 В (коэффициенты 0,9 и 1,41 учитывают сниженное на 10% напряжение сети и пиковое значение выпрямлен» ного напряжения).

1. По формуле (3) определяем L1mm. Принимаем 6тах = 0,5. Тогда Lmin = 2792-40-0,25/2*100= 3892 мкГн. Берем L1 = 4000мкГн.

3. Определяем ориентировочно нижнюю границу регулирования 6 в режиме стабилизации ( 6mm). Для этого принимаем во внимание, что энергия, запасаемая в L1, равна W = L1I2K/2, где IK = UBx6T/Lb а мощность, передаваемая в нагрузку,

Рвых=и2вх 62T/2L.(9)

Пользуясь формулой (9) и принимая ивх = 220-1,1 1,41 ==342В, T=40 мкс, Lj = 400 мкГн, РВыхпнп = 75 Вт, находим

.-./2.4000.75 п,к

б-*= V 342М0 =°36-

4.Пользуясь (2), находим n при 6 = 0,5 и ивх = 279 В: n= 279/120 =2,32.

5.Проверяем по формуле (2) UBblK при UBX = 342 В, 6=0,36 иВЫХ= 342/2,32 * 0,36/0,64 = 83 В

Так как расчетное значение ивых при 6тш меньше, чем заданное (120 В), имеется возможность увеличения 6 повысить ивых. Диапазон изменения 6 задается выбором параметров цепи ОС.

ОДНОТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ С ДВУСТОРОННИМ КЛЮЧОМ

путем

Преобразователь с двусторонним транзисторно-диодным ключом нашел широкое применение в выходных каскадах телевизионной строчной развертки. В современных телевизионных приемниках выходной каскад строчной развертки по сути дела кроме генерирования отклоняющего тока выполняет функции импульсного источника вторичных напряжений питания ряда цепей и узлов: второго анода кинескопа, ускоряющих и фокусирующего электродов, видеоусилителей. При этом суммарная выходная мощность достигает 25 - 30 Вт. Работа этого каскада подробно освещена в [4].

Одним из главных достоинств преобразователя напряжения на основе двустороннего ключа по сравнению с ранее описанными является более «гладкая» форма импульса напряжения на коллекторе транзистора, которая в первом приближении аппроксимируется полусинусоидой. Благодаря этому импульсная мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, в несколько раз меньше, чем для преобразователей с односторонним ключом. Преобразователь с двусторонним ключом более экономичен, так как в нем не требуется защитная цепочка, устанавливаемая параллельно транзистору, для уменьшения скорости нарастания напряжения на коллекторе. Наконец, магнитопровод трансформатора работает при большей средней магнитной индукции (так как через первичную обмотку протекает ток изменяющейся полярности), благодаря чему габаритные размеры и масса трансформатора могут быть меньше.

Главный недостаток преобразователя - значительный импульс напряжения на коллекторе, вырабатываемый в интервале времени 1з при закрытом двустороннем ключе. Это напряжение приблизительно

равно \]к=1,57Е„ T/t3, где Т - период работы преобразователя. В случае преобразователей с РВЫх>30 - 40 Вт, для обеспечения накачки в нагрузку необходимой мощности, T/t3 должно быть не меньше трех, поэтому рабочее импульсное напряжение на коллекторе транзистора при Е„=342 В составляет 1610 В.

1С

Рис. 6. Магнитопровод параметрического трансформатора ИИЭ с двусторонним ключом

С учетом коэффициента загрузки по напряжению 0,8 допустимое икэ транзистора и ио&р диода должны быть не менее 2000В. Другой недостаток схемы - трудности стабилизации выходных напряжений.

Рис. 7. Принципиальная схема ИИЭ с двусторонним ключом и параметрическим

Совершенствование технологии производства отечественных высоковольтных полупроводниковых ключевых элементов (транзисторов, запираемых тиристоров) дает основание привести эффективную схему регулирования и стабилизации напряжений в преобразователе с двусторонним ключом, предложенную специалистами японской фирмы Сони [17].

Основу устройства составляют новейшие высоковольтные мощные транзисторы и высококачественные ферриты с большой максимальной индукцией (Вт>0,4 Т) и малыми потерями.

Стабилизирующее действие схемы основано на применении параметрического трансформатора с ферритовым магнитопроводом специальной формы (рис. 6). Принципиальная схема преобразователя для цветного телевизора представлена на рис. 7. Эффект стабилизации в ней достигается за счет параметрического изменения индуктивности L1 первичной обмотки трансформатора wl.

Параметром является постоянный ток подмагничивания, протекающий через управляющую обмотку Wj. Обращаясь к рис. 6, заметим, что при 1у = 0 магнитные потоки, создаваемые ампер-витками рабочей обмотки wl во всех четырех кернах А, В, С и D магнитопровода, одинаковы. Когда 1у =/=0, магнитные потоки, созваемые

обмоткой wy в кернах Л и D, вычитаются из магнитных потоков, создаваемых рабочей обмоткой, а в кернах В и С - складываются с ними. Благодаря этому суммарный замкнутый магнитный поток магнитопровода, приходящий через поперечное сечение рабочей обмотки w1, меняется с изменением 1у, а следовательно, меняется ее индуктивность Lj = Ф]Л].

Рис. 8. Зависимость индуктивности рабочей обмотки Wi параметрического трансформатора от рабочего Ii и управляющего 1у токов

На рис. 8 показаны зависимости индуктивности L1 от 1у и Л для магнитопровода из высококачественного марганец-цинкового феррита (5т = 0,44 Т, Вг = 0,17 Т) с размерами а = 24,5, Ь = 29, € = 20,8 и d = S мм при \уу=1100, wl = w2 = 27 витков. В схеме преобразователя (см. рис. 7) последовательно с обмоткой wl параметрического трансформатора включен высокодобротный дроссель lw, служащий для ограничения размаха тока через двусторонний ключ при уменьшении L1 в процессе регулирования.

Как известно из теории выходного каскада строчной развертки с двусторонним ключом [4], t3 определяется полупериодом собственной частоты колебательного контура, образованного (для схемы рис. 7) индуктивностью LAP + Lj и емкостью С1. Регулируя t3 с помощью изменения L1, добиваются регулирования UK, а следовательно, и напряжений вторичных обмоток трансформатора.

Для повышения КПД и крутизны регулировочных характеристик параллельно выходной обмотке с наибольшим числом витков подключен конденсатор Сп, который придает преобразователю резонансные свойства. Выходные напряжение и мощность связаны с параметрами схемы следующими выражениями:

1,1*1

г*ых-9 -

+«+чг-£(£+с-)Г

где n = w2/w1; w=2п/Т; Rs - эквивалентное сопротивление нагруз-жи. Отсюда видно, что Еяых и РВых имеют максимум при определенном значении ш и, как показывают расчеты и эксперимент, зависимости Рвыж и от л и частоты работы преобразователя весьма резкие.

Преобразователь (см. рис. 7) имеет защиту, срабатывающую при перегрузках по выходному напряжению и току. При повышении Eвых под действием дестабилизирующих факторов увеличиваются токи через транзисторы VT2, VT3 и обмотку дау, вследствие чего индуктивность L1 уменьшается и Евых возвращается к исходному значению. При понижении £Вых процесс протекает в противоположном направлении. При снижении £Вых ниже некоторого порога ток через VT1 и wy прекращается совсем, что приводит к резкому увеличению индуктивности L1 (рис. 8) и снижению тока накачки. На этом основан эффект защиты от перегрузок по выходному току.