загрузка...
загрузка...
На головну

імпульсні стабілізатори

  1. автоматичні стабілізатори
  2. Імпульсні генератори на цифрових мікросхемах.
  3. ІМПУЛЬСНІ СХЕМИ НА ОУ
  4. імпульсні трансформатори
  5. ІНТЕГРАЛЬНІ СТАБІЛІЗАТОРИ напруги
  6. Компенсаційні стабілізатори напруги постійного

Це стабілізатори, в яких РЕ працює в режимі ключа (включений або виключений, відсічення або насичення, замкнутий або розімкнутий) завдяки чому ККД досягає 85 ... 95% - основне їхнє достоїнство. Недоліки імпульсних стабілізаторів: високий рівень перешкод, пульсацій і шумів, що вимагає постановки додаткових помехоподавляющих фільтрів.

Імпульсний стабілізатор складається з наступних елементів: РЕ (транзисторного ключа VT), індуктивності (накопичувального дроселя L), зворотного діода (VD), конденсатора фільтра (С) і схеми управління. За способом побудови силової частини імпульсні стабілізатори ділять на три типи:

а) знижують - з послідовним включенням РЕ, дроселя і навантаження;

б) підвищують - з паралельним включенням РЕ і навантаження;

в) інвертують - з паралельним включенням дроселя і навантаження.

Залежно від методу стабілізації вихідної напруги (метод управління ключем) стабілізатори розрізняють:

· ШІМ - широтно імпульсно модульовані

· ЧИМ - частотно-імпульсно модульовані

· Релейні.

Метод формування сигналу управління ключем пояснюється епюрами рис.4.21.

Якщо вхідна напруга стабілізатора змінюється в межах  , То при ШІМ період залишається постійним, змінюється тривалість імпульсу (tИ ), Отже, змінюється і коефіцієнт заповнення

 (4.20)

Малюнок 4.21 - Формування сигналу управління ключем

Оскільки вихідна напруга дорівнює

 , (4.21)

то залежність  є регулювальна характеристика імпульсного регулятора.

При ЧИМ тривалість імпульсу залишається постійною, змінюється період (Т), отже, змінюється і коефіцієнт заповнення. Для змінної частоти складно будувати згладжують фільтри, тому ЧИМ менш поширена в порівнянні з ШІМ.

При релейному регулюванні найбільш проста схема управління (тригер Шмітта!), Але тут обов'язково наявність двох порогів (UПОР1 і UПОР2) І пульсація на виході принципово не може бути дорівнює нулю. Змінними є і частота і тривалість, тому релейне регулювання використовують для управління електричними машинами.

На практиці найчастіше застосовують ШІМ.

Розглянемо роботу імпульсного стабілізатора. На малюнку 4.22 наведена схема понижуючого регулятора (стабілізатор з розімкненим ланцюгом зворотного зв'язку) без схеми управління і епюри, що пояснюють його роботу.

Малюнок 4.22 - Знижуючий імпульсний регулятор

У цій схемі вихідна напруга (U0) Завжди менше вхідного, оскільки не існує елементів без втрат.

Коли ключ (VT) замкнутий дросель (L) заряджається, струм колектора наростає. Коли ключ розмикається, дросель розряджається в навантаження через відкритий діод (VD). Індуктивність дроселя більше критичної, тому струм в ньому не спадає до нуля. Напруга на навантаженні також не має провалів до нуля і його середнє значення згідно (4.21) дорівнює

 (4.22)

Розглянемо підвищує регулятор. Його схема і епюри наведені на ріс.4.23а, б. Коли ключ (VT) замкнутий, йде заряд дроселя (L), вхідний

Малюнок 4.23 - Підвищуючий імпульсний регулятор

напруга врівноважується ЕРС самоіндукції дроселя (еL). Коли ключ розмикається, еL змінює знак на протилежний, щоб підтримати падаючий ток дроселя і, підсумовуючись з UВХ, Дросель розряджається на конденсатор С. Напруга на навантаженні перевищує вхідний. Якщо сумарні втрати в елементах стабілізатора не перевищують 10% від потужності в навантаженні, то вихідна напруга  (4.23)

Схема споживає від джерела практично постійний струм і не створює зворотний перешкоду в мережу.

Розглянемо інвертується регулятор. Його схема і епюри наведені на ріс.4.24а, б.

Малюнок 4.24 - Инвертирующий імпульсний регулятор

Коли ключ (VT) замкнутий, йде заряд дроселя (L), вхідна напруга врівноважується ЕРС самоіндукції дроселя (еL). Коли ключ розмикається, еL змінює знак на протилежний (полярність показана на малюнку) і дросель розряджається на конденсатор С. Якщо загальні втрати в елементах не перевищують 10% від потужності в навантаженні, то вихідна напруга

 (4.24)

Схема управління імпульсним регулятором приведена на рис. 4.25 і включає в себе стежить дільник (R1 R2), Еталонний джерело (UЕТ), Підсилювач сигналу раз узгодження (DA1), генератор пилкоподібної напруги (UДПН) І широтно-імпульсний модулятор (ШІМ - DA2). Останній формує дискретний сигнал управління ключем, модульований за тривалістю сигналом неузгодженості (UУ). Схема управління складається з таких же функціональних елементів, як і в безперервному стабілізаторі, але доповнена широтно-імпульсним модулятором.

Малюнок 4.25 - Схема управління імпульсним регулятором

Для імпульсних стабілізаторів справедливо основне рівняння (4.18), в якому коефіцієнт передачі стежить подільника дорівнює

 (4.25)

Коефіцієнт передачі підсилювального елемента (DA1)

 (4.26)

Коефіцієнт передачі регулюючого елемента замінюється твором коефіцієнта передачі ШІМ і коефіцієнта передачі силового ключа (КИ)

 , (4.27)

де UВХ - Вхідна напруга стабілізатора,

UПМ - Розмах пилкоподібної напруги.

Тоді петлеве посилення (4.15) приймає вид

 , (4.28)

де  - ККД згладжує LCD - фільтра (3.27).

З (4.28) випливає, що при вхідних напругах десятки вольт і розмаху пили в схемі управління одиниці вольт петлеве посилення в імпульсних стабілізаторах в десятки разів може перевищувати петлеве посилення безперервних стабілізаторів. Значить і коефіцієнт стабілізації за напругою у них вище.

 (4.29)

Схеми управління імпульсними стабілізаторами випускається у вигляді контролерів - К142ЕП1, К1114ЕУ1, К1114ЕУ3 і ін.

Основна складність при проектуванні імпульсних стабілізаторів - забезпечення низьких пульсацій на виході. Напруга на вході LCD - фільтра має вигляд прямокутних імпульсів (ріс.4.26).

Малюнок 4.26 - Напруга на вході LCD - фільтра

Знайдемо першу гармоніку цієї послідовності шляхом розкладання в ряд Фур'є.

 , (4.30)

де  - Коефіцієнт заповнення, k - номер гармоніки.

Вважаючи k = 1, знаходимо

 (4.31)

Знаючи амплітуду першої гармоніки і постійну складову, тобто коефіцієнт пульсацій на вході фільтра, знаходять необхідний коефіцієнт згладжування і далі елементи фільтра.



Попередня   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   Наступна

приклад 3.10.8 | приклад 3.10.9 | приклад 3.10.10 | приклад 3.10.12 | приклад 3.10.13 | приклад 3.10.14 | Основні визначення | Параметричні стабілізатори напруги постійного струму | Параметричні стабілізатори напруги змінного струму | Компенсаційні стабілізатори напруги постійного |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати