Из двухтрагрсформаторных УУ, у которых функции трансформаторов разделены (насыщающий и закрывающий), наиболее просто выглядит схема, в которой оба трансформатора подключены к выходу делителя частоты через диоды 991.

В тех случаях когда коэффициент трансформации k не может быть выбран достаточно большим, например, при Еу = 15 В, вторичные обмотки трансформатора подключают ко входам мощных транзисторов через двухполупериодные выпрямители. По относительной мощности управления (Яу шах ky) и закрывающему базовому току /бз схема аналогична схеме рис. 7.11.

Как уже отмечалось, устройства фазового способа управления (ФСУ) транзисторами УМ, предложенные в [53], целесообразно использовать в однотактнЕзГХ схемах, где необходимая относительная длительность открытого состояния ключа находится в пределах О < у < 1.

Оригинальный вариант использования СУ для управления двухтактной схемой УМ, в которой О < у < 0,5, предложен в [1, рис. 2.20], где для формирования насыщающего тока базы участвуют оба трансформатора ФУН, причем один из них формирует закрывающий ток базы, а другой поддерживает отрицательный потенциал на базе закрытого в данный полу период мощного транзистора во время (1 -у). Простой вариант получения сдвинутых по фазе прямоугольных напряжений без применения трансформаторов рассмотрен в [98[.

В тех случаях когда мощности выходных каскадов формирователя прямоугольных напряжений [981 недостаточно для обеспечения необходимой мощности управления Р*у щах, может быть использована схема формирователя [1001. По своим характеристикам (Рутах, /бз) такая схема эквивалентна схеме на рис. 7.11, однако имеет большее число трансформаторов, что ограничивает область ее применения мощными ПН, нуждающимися в промежуточном усилительном каскаде. Для упрощения узла ФУН в качестве трансформаторов могут быть использованы стандартные миниатюрные трансформаторы типов ТИ-4, ТИ-5.

Глава Vm.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ ИСТОЧНИКОВ

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ

8.1. ИСТОЧНИК ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Характерным требованием для ИВЭП устройств отображения информации является повышенное входное напряжение 180-250 В постоянного тока при скачкообразном изменении тока потребления от нулевого уровня до максимального значения.

На рис. 8.1 приведена принципиальная схема ИВЭП, которая удовлетворяет этим требованиям и имеет следуюш,ие технические характеристики:

Напряжение сети, В......... 220.1 {»о/

Выходное напряжение, В ........250

Диапазон изменения тока нагрузки, А . . О-I Суммарная нестабильность в.ходиого напряжения, % ±2 Пульсации выходного напряжения, В:

на частоте 100 Гц.........1.5

на частоте 60 кГц . ........0,5

Частота преобразования, кГц . . . .... 30

Коэффициент полезного действия......не менее 0,88

Удельная мощность, Вт/дм........120

Устройство состоит из следующих конструктивно законченных узлов: платы ИВЭП, включающей в себя помехоподавляющий фильтр ППФ, сетевой выпрямитель VDiS - KD62, емкостный фильтр СП, CI2 и регулируемый мостовой конвертор VTIO ~ VT/3, Т4, VD63 - VD74, L3, С14, С15; платы АНПН, подключенной непосредственно к сетевому напряжению через балластный конденсатор С/; платы ФУН; платы ШИМ.

Сетевой выпрямитель состоит из пяти диодных мостов с ограничительными резисторами R38 - R43, включенными параллельно, что позволяет при использовании сравнительно маломощных диодов КД105 осуществлять заряд фильтрового конденсатора С12 при включении последних в сеть без перегрузки по току (см. § 2.1). Конденсатор С13, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора Т4, необходим для исключения поднасьпцения магнитопровода в установившемся режиме.

В высокочастотном выпрямителе VD63 - VD74 использованы диоды КД213Б, у которых обратное напряжение (voGp 200 В меньше максимального напряжения на вторичной об.мотке трансформатора U.i 420 В, поэтому вторичная обмотка разделена на три части с равными числами витков, а диодные мосты включены по выходам последовательно. Такое включение допустимо для выпрямителя, работающего на LC-фильтр, поскольку во время пауз.ы (бг ~ 0) диоды находятся в проводящем состоянии, а при U., f/am гарантируется равномерное распределение напряжения f/gm "а диодах Uопр без применения дополнительных выравнивающих резисторов.

Устройство управления ИВЭП выполнено на базе АНПН. стабилизация входного напряжения которого осуществляется линейным стабилизатором VTI, VD7. Для ограничения максимального напряжения на входе VT1, а следовательно, и мощности, рассеиваемой последним, служат стабилитроны VD5, VD6. Поскольку напряжение на входном конденсаторе С2 при включении ИВЭП нарастает достаточно плавно (100-150 мс), то для исключения работы транзисторов VTIO - VT13 в активном режиме при дцпн ном служит цепочка VT2, VD8 nVT4, rD7 [541, включающая АНПН при /днпн ном - 47 В. При правильно настроенной схеме АИПН (см. рис. 5.8) напряжение на коллекторе VT3 имеет форму коротких (0,5-1,0 мкс) импульсов с амплитудой Um ~

Плата ШИМ запитана от обмоток трансформатора Tl АНПН через выпрямитель VDW - VD13 с выходными напряжениями ±12 В и содержит компаратор А] гарантированной паузы Утах цепочкой плавного пуска RJ4C9, обеспечивающей плавное нарастание коэффициента заполнения у от нуля до у шах (диод VD18 предназначен для быстрого разряда С9 по цепи питания ШИМ при выключении АНПН), усилитель сигнала ошибки А2, компаратор A3 и компаратор токовой защиты А4. Логическое суммирование сигналов всех компараторов осуществляется на выводе 7 Л5 при помощи диодов VD2(9, VD22, которые выполняют функции логической схемы ИЛИ для нулевого уровня напряжения на выходе любого компаратора.

Т а б л и на 8.1

Устройство токовой защиты А4 осуществляет ограничение тока нагрузки на уровне, определяемом сопротивлением датчика тока R44 и амплитудой пилообразного напряжения, для регулировки которого перед резистором R26 можно включить потенциометр. При достижении током дросселя L3 (нагрузки) заданного порогового значения переключается компаратор А4 и самоблокируется по цепи ПОС R25, R28, при этом мощные транзисторы VTIO - VT13 закрыты. Восстановление состояния Л- осуществляется компаратором паузы при у Ymax следовательно, в начале следующего полупериода А4 вновь готов к фиксации заданного уровнятока дросселя, и т. д. Если в таком режиме нет необ.ходмости, глубина ПОС (уменьшением сопротивления резистора R28) увеличивается таким образом, чтобы не разблокировался сигналом с А!. Тогда изменить состояние А4, т. е. включить ИВЭП после срабатывания защиты, можно кратковременным снятием питания с АНПН (входным тумблером).

Формирователь управляющего напряжения Т2, ТЗ представляет собой упрощенную модификацию [93] тре.хтрансформаторной схемы рис. 7.11. При нулевом потенциале на выводе 7 компаратора A3 открыт транзистор VT9 ФУН, при этом на все транзисторы VTW - VT13 подается закрывающее напряжение. Когда открыт УТ8ФУН, то открываются VTIO и VT13 либо VTU и VT12, в зависимости от полярности напряжения на выводах 8-10 трансформатора Т1 АНПН. Данные трансформаторов Т1 ~ Т4 н дросселя L3 приведены в табл. 8.1.

8.2. УНИФИЦИРОВАННЫЕ МОДУЛИ ИСТОЧНИКОВ

ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

С БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫМ ВХОДОМ

Система электропитания, содержащая ряд стабилизирующих преобразователей переменного напряжения сети (220 В) в постоянное, может быть построена на следующих конструктивно законченных унифицированных функциональных модулях: СВ входного напряжения с фильтром; регулируемый двухтактный конвертор с трансформаторным выходом ТДК; устройство управления и защиты УУЗ; модуль источника питания У УЗ-МП УУЗ.

Выде„1енне СВ в отдельный функциональный модуль продиктовано следую щими причинами: многообразием возможных параметров питающей сети (115. 220, 380 В; 50, 400 Гц,...); возможностью выполнения единого Сб для всей систе мы питания, поскольку уменьшено общее число элементов и появляется воз.мож ность построения унифицированного ИВЭП из двух функциональных узлов (регулируемый конвертор ТДК и УУЗ), а к стойке (шкафу) подводится два входных постоянных напряжения: 300 В для силовой части и 18 В для питания устройства управления.

На принципиальной схеме (рис. 8.2) СВ включает диоды VD24-VD27, дроссель L2 и конденсатор С14 (К50-27, 450В 220 мкФ). В качестве силовой части вы сокочастотного преобразователя постоянного напряжения выбрана схема ТДК. выполненного по полумостовой схеме на транзисторах VT8, VT9 (2Т809А) и конденсаторах С9, CW. (K73-I1, 250 В 1,5 мкФ).

Конструктивно узел ТДК представляет собой плату с элементами, прижатую со стороны диодов к радиатору с мощностью рассеивания 20-30 Вт, причем n;i последнем крепят также мощные транзисторы. Над оставшейся свободной площадью радиатора помещается плата УУЗ. Эти два узла вместе занимают объем 1.7х 1,2x0,3 дм"* =- 0,6 дм при мощности нагрузки 75 Вт и выходном напряжении 5 В (удельная мощность 120 Вт/дм*) и при мощности нагрузки 110 Вт и выход-пом напряжении 27 В (удельная мощность 170 Вт,/дм).

Устройство управления и защиты преобразователя выпрямленного напряже ния выполняет следующие функции: регулирование (стабилизацию) выходногс напряжения (Al, А2,АЗ): обеспечение плавного нарастания напряжения на вы Ходе с целью исключения перерегулирования при включении и повышение надежности силовой части преобразователя {С6, R16. R18, VD4, VD5): обеспечение фиксированной паузы в управляющем транзисторами напряжении для исклю чения сквозных токов через последние (А 1, VD6, Л3)\ формирование управляющего напряжения необходимой формы с целью уменьшения потерь и повышении частоты преобразования (77, Т2): защиту ИВЭП от коротких замыканий в narpv ке {А4).

Устройство управления и защиты питается от источника постоянного напря жения 16-18 В и потребляет мощность 1,2 Вт. Для повышения качества напря жения питания используется стабилизатор на стабилитроне VD1 (2С213) и трап зисторе VT1 (КТ817Б). При снижении входного напряжения ниже определенногс уровня (пробоя стабилитрона VD1) закрывается транзистор VT4, исключая во.ч-можность подачи напряжения на открывающий трансформатор Т] и отключая, таким образом, мощные транзисторы ТДК. •

Задающий генератор выполнен на схеме А! с нелинейной обратной свя;иН) а пилообразное напряжение на времязадающем конденсаторе С4 исполь.гекя для компаратора .A3, на другой вход которого подается напряжение р!ссоглас> вания, усиленное усилителем обратной связи А2. Для обеспечения плавного и,-, менения коэффициента заполнения (от нуля до Ущах) напряжения на выходе компаратора используется цепочка R16, RI8, VD5, VD4, Сб.

Выходные напряжения компаратора A3, задающего генератора .4/ (для фо мирования паузы) и порогового устройства токовой защиты А4 через схему ИЛИ {VD7, VD6) подключены ко входу формирователя управляющего напряжения ТI Т2, VT5. VT7 (IHT251), VT2, VT3 (2Т313Б). В открытом состоянии транзисторе VT2 напряжение подается на закрывающий трансформатор Т2, а если VT2 з:\ крыт - на открывающий Т1.

;Для измерения тока, протекающего по первичной обмотке трансформатор;; ТЗ. используется токовая обмотка (один-два витка), помещенная на открывающем трансформаторе Т1. Это исключает необходимость в специальном токово?. трансформаторе, повышает КПД УУЗ и упрощает устройство. При подмагничи вании трансформатора Т4 переменным током первичной обмотки ТЗ по базовой обмотке трансформатора Т1 протекает ток, пропорциональный первичному, и вы зывает дополнительное падение напряжения на базовых резисторах R36 или R37. а следовательно, и на первичной обмотке трансформатора Т1 - точка сое