8.5. Транзисторные преобразователи
При использовании в качестве
первичных источников питания таких источников постоянного тока, как аккумуляторы,
солнечные батареи и т.п., транзисторный преобразователь является основным функциональным
узлом преобразования входного напряжения постоянного тока одного номинала в
ряд постоянных напряжений различных номиналов и полярностей, гальванически не
связанных друг с другом и с первичным источником. Транзисторный преобразователь
применяется также в источниках питания с бестрансформаторным входом, работающих
от сети переменного тока промышленной частоты. Такие источники питания в настоящее
время полностью вытеснили громоздкие трансформаторные устройства из бытовой
радиоаппаратуры, персональных компьютеров и других приборов различного назначения.
Транзисторные преобразователи
выполняются по однотактной или двухтактной схеме. Однотактные преобразователи
выполняются по схеме релаксационного автогенератора с трансформаторной обратной
связью (рис. 12.22, а), преобразующего постоянное напряжение питания Ucc в прямоугольные
импульсы; выходное напряжение Uo, получаемое на вторичной обмотке трансформатора
Т, выпрямляется и после фильтрации подается на стабилизатор и далее потребителю.
.
Двухтактный преобразователь
выполняется, как правило, на двух транзисторах, к коллекторам которых подключена
первичная обмотка трансформатора. Источник питания Ucc подключается к эмиттерам
транзисторов и среднему выводу первичной обмотки трансформатора Т (рис. 12.22,
б). Трансформатор содержит также две обмотки, подключаемые к базам транзисторов
и обеспечивающие режим автогенерации за счет положительной обратной связи.
В двухтактных автогенераторных
преобразователях используются трансформаторы в режиме насыщения или ненасыщения.
В преобразователях с силовым трансформатором в режиме насыщения переключение
транзисторов осуществляется за счет смены полярности напряжения на обмотках
трансформатора в момент насыщения сердечника. В этих преобразователях цепь обратной
связи (базовые обмотки, обмотка Wb на рис. 12.22, а) находится на общем магнитопроводе
трансформатора питания. Частота преобразования определяется параметрами трансформатора
и напряжением на его первичной обмотке. Основным недостатком таких преобразователей
является резкое увеличение тока через открытый транзистор в момент его насыщения,
что вызывает дополнительные потери мощности в транзисторах.
В преобразователях с ненасыщающимся
трансформатором переключение транзистора осуществляется за счет введения в цепь
обратной связи дополнительных элементов, которые переключают транзистор до насыщения
трансформатора. В качестве
таких переключающих элементов могут использоваться маломощный переключающий
трансформатор, дроссель насыщения или RC-цепи (параллельно резисторам Rb, Rbl,
Rb2 подключаются конденсаторы).
Двухтактные преобразователи
ввиду их простоты и высокой надежности широко используются в источниках питания
с выходной мощностью до нескольких десятков ватт. В более мощных преобразователях
дополнительно используются двухтактные или мостовые усилители на транзисторах
большой мощности. В качестве задающего генератора, который управляет переключением
силовых транзисторов усилителя мощности, используются двухтактные преобразователи
с самовозбуждением, автогенераторы на операционных усилителях или логических
элементах с внешними RC-цепями, задающими частоту преобразователя до 200 кГц
и выше.
Достоинством преобразователей
с усилителем мощности является отсутствие влияния изменения нагрузки и напряжения
питания на частоту преобразования; в них также просто организуется управление
силовыми транзисторами.
На практике получили также
распространение преобразователи с дополнительным стабилизатором напряжения на
входе. При этом в зависимости от выходной мощности применяются различные типы
стабилизаторов. Преобразователи с входным непрерывным стабилизатором используются
при выходной мощности от долей до единиц ватт, КПД такого преобразователя не
выше 0,5. Преобразователи с входным импульсным стабилизатором используются при
выходной мощности от единиц до сотен ватт; они имеют более высокий КПД — до
0,6…0,8.
Схема преобразователя с
усилителем мощности (преобразователь с независимым возбуждением) приведена на
рис. 12.23, а. Преобразователь содержит два транзистора VT1, VT2, выходной Т1
и входной Т2 трансформаторы, между средними точками обмоток которых включен
источник преобразуемого постоянного напряжения Ui. В качестве задающего генератора
использован функциональный генератор в режиме синусоидального сигнала напряжением
3 В. Выходной сигнал этого преобразователя показан на рис. 12.23, б.
|
