Отличительной особенностью является наличие широтно-импульсного модулятора (ШИМ) и сглаживающего фильтра (Ф). При изменении входного напряжения (или тока нагрузки) разностный сигнал поступает на модулятор, который вырабатывает управляющее напряжение в виде периодической с периодом Т последовательности импульсов изменяемой длительности (рис.12.17,б). Последовательность с модуляцией (изменением) ширины (ШИМ) имеет постоянную составляющую , которая выделяется с помощью сглаживающего фильтра Φ. Цепь обратной связи с управляющим устройством УУ регулирует длительность таким образом, чтобы выходное напряжение с определенной погрешностью поддерживалось неизменным.
В импульсных стабилизаторах применяются преимущественно ключи на транзисторах различного типа (например, полевом с индуцированном каналом) и сглаживающие фильтры (рис.12.18,а).
Рис. 12.18. Схема силовой части последовательного (понижающего) стабилизатора (а) и диаграмма его работы (б)
При открытом транзисторе Тк на интервале под действием напряжения ток i1 проходит в нагрузку через дроссель L, в котором происходит накопление энергии (рис.12.18,б). При закрытом транзисторе в течение паузы запасенная энергия через разрядный диод передается в нагрузку. Конденсатор фильтра служит для сглаживания кривой выходного напряжения. Поскольку частоту следования импульсов обычно выбирается достаточно высокой (десятки килогерц), то габариты элементов фильтра не слишком велики.
В приведенной последовательной схеме стабилизатора выходное напряжение принципиально меньше входного и такие стабилизаторы называют понижающими.
Импульсный параллельный стабилизатор содержит силовой транзистор Тп, подключенный через блокирующий диод Д параллельно нагрузке; запасающий энергию дроссель присоединен непосредственно к источнику питания (рис.12.19,а).
Рис.12.19. Схема повышающего стабилизатора (а) и выходное напряжение (б)
При открытом силовом транзисторе Тп входной ток проходит через него и дроссель , накапливающий энергию. Блокирующий диод при этом закрыт за счет напряжения на нагрузке, что предотвращает разряд конденсатора через открытый транзистор. В следующий интервал, когда регулирующий транзистор закрыт, диод открывается, и разрядный ток индуктивности подзаряжает конденсатор, повышая напряжение нагрузки, которое становится больше входного (рис.12.19,б). Кратность повышения напряжения зависит от индуктивности дросселя L, параметров нагрузки и , скважности импульсной последовательности . В реальных схемах кратность невелика ( ) и снижается при увеличении тока нагрузки. В данной схеме дроссель L не является элементом фильтра, что приводит к значительному уровню пульсаций.
Схемы импульсных преобразователей постоянного напряжения (стабилизаторов) различаются построением управляющих устройств, модуляторов, силовой части и сглаживающих фильтров.
И н в е р т о р ы представляют собой устройства, преобразующие постоянное напряжение питающей сети в переменное напряжение с постоянной или регулируемой частотой. По числу фаз выходного напряжения инверторы подразделяются на однофазные и трехфазные. Инверторы строят по принципам однотактного (энергия передается в нагрузку в течение одной части периода) или двухтактного преобразования. Различают преобразователи с самовозбуждением (автогенераторы) и принудительным возбуждением (усилители мощности).
Однотактный инвертор выполняется по схеме релаксационного автогенератора на транзисторе с положительной обратной связью через обмотки трансформатора (рис. 12.20).
Рис.12.20. Схема однотактного автономного инвертора (а), напряжение его выхода (б) и двухтактный инвертор (в).
|