|
|
Импульсные источники питания. ИИП. Импульсные источники питания иип импульсный источник питания инверторная система, в которой
ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ИИП Импульсный источник питания – инверторная система, в которой входное переменное напряжение выпрямляется, а потом полученное постоянное напряжение преобразуется в импульсы высокой частоты и установленной скважности, которые как правило, подаются на импульсный трансформатор. ИМПУЛЬСНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ Для преобразования одного уровня напряжения в иное часто используют импульсные преобразователи напряжения с применением индуктивных накопителей энергии. Согласно этому известно три типа схем преобразователей: • инвертирующие; • повышающие; • понижающие. Общие пять элементов: • Ключевой коммутирующий элемент • Источник питания • Индуктивный накопитель энергии (дроссель, катушка индуктивности) • Конденсатор фильтра, который включен параллельно сопротивлению нагрузки • Блокировочный диод Включение их в разных сочетаниях дает возможность создать любой из перечисленных типов импульсных преобразователей Импульсные трансформаторы Импульсные трансформаторы изготавливаются по такому же принципу, как и низкочастотные трансформаторы, только в качестве сердечника используется не сталь (стальные пластины), а ферромагнитные материалы - ферритовые сердечники. Основные плюсы импульсных источников питания (ИИП): • малый вес конструкции; • небольшие размеры; • большая мощность; • высокий КПД; • низкая себестоимость; • высокая стабильность работы; • широкий диапазон питающих напряжений; • множество готовых компонентных решений Основной недостаток: ПОМЕХИ от преобразователя Однотактный прямоходовой преобразователь К достоинствам однотактных схем преобразования относятся: • простота схемы; • минимальное количество элементов; • простота схемы управления. Основные недостатки: • подмагничивание сердечника трансформатора, за счет того, что ток через трансформатор протекает только в одном направлении. Это влечет за собой небольшой диапазон изменения индукции и плохое использование трансформатора; • большие габариты фильтра, так как используется однополупериодная схема выпрямления. Однотактный прямоходовый преобразователь (или Forward-конвертор) является классическим однотактным преобразователем и используется в качестве маломощных источников питания. Типовая область применения – сетевые источники питания 30-50 Вт. Верхний предел топологии оценивается на уровне 200-250 Вт. Упрощенная электрическая схема однотактного прямоходового преобразователя с размагничивающей обмоткой - В прямоходовом преобразователе потребление энергии от источника питания и её передача в нагрузку происходит в течение одного интервала времени за период работы
[Транзисторная преобразовательная техника. Мелешин В.И. Техносфера. 2005. 626 с., - 259 с.]. - В моменты коммутации ключевого транзистора VT на вторичной обмотке появляются импульсы напряжения прямой полярности по отношению к выпрямительному диоду VD2.
- Диод VD2 открывается и импульсы напряжения прикладываются к LC-цепочке силового фильтра на выходе которого получаем постоянное напряжение VOUT.
- В моменты, когда ключевой транзистор VT закрыт, ток поддерживаемый индуктивностью намагничивания первичной обмотки трансформатора, начинает протекать по цепи размагничивающей обмотки (или цепи снаббера). В выходной цепи ток поддерживаемый индуктивностью фильтра замыкается через диод VD3 и ток в индуктивности фильтра постепенно спадает. Далее цикл повторяется. Подробно принцип работы раскрыт ниже.
Дроссель фильтра выполняет роль ограничителя амплитуды импульсов тока заряда выходного конденсатора Cout. Это требование обусловлено, тем, что при отсутствии сглаживающего дросселя трансформатор фактически будет работать на емкостную нагрузку, образуемую конденсатором фильтра. При этом ток через обмотки трансформатора будет иметь форму коротких импульсов большой амплитуды, величина которой будет ограничиваться только индуктивностью рассеяния и омическим сопротивлением обмоток. В этом случае возможны критические ситуации – перегрев обмоток и выход из строя ключевых транзисторов и выходных диодов вследствие импульсных токовых перегрузок. Трансформатор однотактного прямоходового преобразователя работает «по трансформаторному» и энергия передается в моменты, когда к первичная обмотка скоммутирована ключевым транзистором на источник питания. Однотактный прямоходовый преобразователь может работать как в непрерывном так и в прерывистом режиме работы выходного дросселя. Однако наиболее часто используется непрерывный режим, который является основным для преобразователей прямого хода. Далее именно для этого режима представлено подробное описание работы преобразователя и дана методика расчета. - Схема управления задаёт частоту следования импульсов и интервал времени, в течение которого открыт транзистор. Транзистор, работая в ключевом режиме, подключает обмотку w1 к источнику питания на время действия tи и отключает её в паузе между импульсами Т – tи .
- Во время действия импульса диод закрыт (эквивалентная схема рис. 14), к w1 приложено напряжение питания. В индуктивности намагничивания сердечника накапливается электромагнитная энергия. Через нагрузку протекает ток разрядки конденсатора С. На этом этапе (во время действия импульса) энергия от источника питания не передаётся в нагрузку, трансформатор выступает в роли индуктивности, в которой накапливается энергия.
- Для того, чтобы сердечник не насыщался, он выполняется с немагнитным зазором. При закрывании транзистора напряжение на обмотке трансформатора изменяет свою полярность на противоположную скачком. Выпрямительный диод открывается и энергия, накопленная в индуктивности, отдаётся в нагрузку и конденсатор фильтра. Энергия от источника питания на этом этапе не потребляется
|
|
|
Скачать 0.59 Mb.