с одной стороны, защищает ВИЭП от входных помех, а с другой стороны, уменьщает помехи самого ВИЭП, распространяемые во входные цепи Выходной фильтр осуществляет сглаживание однополярных импульсов переменной скважности, поступающих с выхода регулирующего транзистора. При амплитудном методе регулирования, по сравнению с другими, не изменяется гармонический состав пульсаций выходного напряжения, но при этом возникают дополнительные статические потери, связанные со значительными потерями при регулировании

Наибольшее распространение получил метод широтно-им-шльсного регулирования выходного напряжения при постоянной частоте коммутации транзисторов силового каскада. При этом методе неизменны параметры цепи обратной связи и минимальны потери мощности при регулировании. Основной задачей ШИМ является плавное регулирование момента появления сигнала, открывающего или закрывающего транзистор в зависимости от уровня сигнала обратной связи, снимаемого с выхода измерительного органа.

К основным видам ШИМ, применяемым в ВИЭП с ППЧ, относятся однотактные и двухтактные ШИМ первого и второго рода [35] и их комбинации, в частности, интегральная ШИМ (ИШИМ) [36]. ШИМ первого и второго рода осуществляет изменение скважности импульсов управления в зависимости от выходного напряжения; при этом измерение сигнала на входе ШИМ происходит в одной или двух точках тактового промежутка модуляции. В условиях внутренних шумов, пульсаций напряжения питания и помех, которые неизбежны в мощных ключевых преобразователях, такой алгоритм определения длительности импульсов приводит к возможности появления больших ошибок за счет срабатывания модулятора не по сигналу управления, а по сумме сигнала управления и помехи. Следовательно, эти виды ШИМ имеют плохую помехозащищенность при использовании в мощных ключевых преобразователях.

При использовании ИШИМ длительность импульсов ШИМ определяется в соответствии с анализом входного сигнала на всем тактовом промежутке ШИМ. При использовании обратной связи ИШИМ позволяет учитывать искажения формы импульсов и пульсаций напряжения на выходе ВИЭП, обеспечивает высокий коэффициент сглаживания пульсаций входного напряжения, обеспечивает высокую помехоустойчивость, особенно при больших выходных мощностях ВИЭП с ППЧ, создающих большие электрические и электромагнитные помехи.

Частотное регулирование выходного напряжения обычно применяется в ВИЭП, у которых значение выходного напряжения в значительной степени зависит от частоты подводимого напряжения. Такими свойствами обладает ВИЭП с ППЧ с источником постоянного тока на входе и немагнитным зазором в сердечнике высоковольтного трансформатора. Так, при изменении частоты на ±1 кГц при частоте следования импульсов управления 25 кГц

выходное напряжение изменяется на ±30% от установленного номинального значения. Частотное широтно-импульсное управле-ние в ВИЭП, работающих в автогенераторном режиме на резонансной частоте выходного высоковольтного трансформатора,, позволяет получить равномерный КПД во всем диапазоне изме* нения выходного напряжения и тока нагрузки за счет изменения частоты переключения ППЧ в зависимости от выходного напряжения и тока нагрузки [37]. При этом высоковольтный транс-форматор представляет собой высокодобротную нагрузку, собственная частота которой определяется индуктивностью и распределенной емкостью высоковольтной обмотки.

В ВИЭП с выходной мощностью 10... 15 Вт целесообразно использовать систему стабилизации непрерывного действия [38],. при которой ток базы силовых транзисторов инвертора и, следовательно, падение напряжения на этих транзисторах изменяется: в функции сигнала обратной связи. Эта система стабилизации особенно эффективна при использовании инверторов, частота преобразования которых близка к резонансной частоте контура, образованного индуктивностью намагничивания высоковольтного-трансформатора L и эквивалентной паразитной емкостью Со, при этом потери мощности на перезаряд паразитной емкости можно почти полностью исключить [39]. Форма напряжения близка к синусоидальной, а контур высоковольтного трансформатора возбуждается током, амплитуда которого пропорциональна уровню сигнала ошибки цепи обратной связи. Основным недостатком этой системы стабилизации является переход транзисторов инвертора в активный режим работы, так как регулирование выходного напряжения осуществляется регулированием падения напряжения на силовых транзисторах инвертора.

В § 1.4.5 описан ВИЭП с ППЧ, работающий в режиме стабилизации мощности с внутренней широтно-импульсной модуляцией, который переходит в данный режим при скважности импульсов больше единицы при соответствующем выборе немагнитного зазора в сердечнике высоковольтного трансформатора при заданной частоте преобразования.

Как видно из рис. 1.32, при определенной скорости нарастания тока намагничивания трансформатора мы можем изменением входного тока (тока коллектора силовых транзисторов инвертора) изменять скважность импульсов напряжения на первичной обмотке выходного трансформатора, значение напряжения на которой определяется через скважность q и входное напряжение вх выражением

U,=qU,.

Таким образом, при регулировании скважности импульсов путем изменения входного тока пропорционально значению выходного напряжения стабилизатор мощности переходит в режим стабилизации выходного напряжения; при этом транзисторы работают в режиме, близком к насыщению. Причем частоту преоб-

разования следует выбирать близкой к резонансной частоте высоковольтного трансформатора, а регулирование входного тока производить регулированием тока базы силовых транзисторов инвертора. Последнее значительно снижает мощность, необходимую для регулирования. Данную систему регулирования можно классифицировать как систему пропорционально-токового управления с внутренней широтно-импульсной модуляцией. Экспериментальная проверка данной системы регулирования показала, что даже при работе в режиме, близком к режиму холостого хода, КПД ВИЭП достигает 60% при выходном напряжении порядка 15 кВ.

В последнее время широкое распространение в низковольтных ИЭП получили релейные системы стабилизации выходного напряжения. Однако в высоковольтных ИЭП эти системы (как и астатические) не находят широкого применения.

В стабилизирующих ВИЭП функции регулирования выходного напряжения выполняет узел управления, который обеспечивает также необходимую частоту коммутации силовых транзисторов инвертора, необходимую мощность сигнала управления, защиту от аварийных режимов работы, дистанционное включение-отключение. Основным требованием, предъявляемым к узлу управления, является получение минимальных потерь в силовых транзисторах при заданной выходной мощности ВИЭП, максимального КПД и надежности, минимальных массы и габаритов при максимально достижимой простоте схемы и конструкции.

Связь узла управления с силовыми транзисторами осуществляется по типу резистивно-гальванических связей или по типу трансформаторных связей. В полумостовых и мостовых схемах двухтактных усилителей мощности, построенных на транзисторах одинаковой структуры (п-р-п или р-п-р), требуется гальваническая развязка цепей управления, которая осуществляется при помощи трансформаторов или оптопар, установленных на выходе узла управления. В схемах двухтактных усилителей мощности с отводом от средней точки первичной обмотки выходного трансформатора эмиттеры силовых транзисторов объединены, поэтому связь между узлом управления и силовыми транзисторами может выполняться по типу резистивно-гальванических связей. К достоинствам трансформаторной связи относится гальваническая развязка входа и выхода, к недостаткам - наличие моточного радиоэлемента, что ведет к усложнению технологии изготовления, росту массогабаритных характеристик и снижению КПД.

Благодаря успехам микроэлектроники становится актуальным более широкое применение в преобразователях бестрансформаторной (гальванической и оптической) связи между узлом управления и силовыми транзисторами. Постоянное улучшение качества микросхем, снижение потерь в них приближает параметры узлов управления на основе этих микросхем к соответствующим решениям с трансформаторами. Вместе с тем устраняются недостатки, присущие узлам с применением трансформаторных связей.