CCF20110506001

rozszerzymy o filtr wyjściowy (rys. 7.3), przetwarzający ciąg impulsów w napięcie stałe o wartości średniej równej wartości średniej przebiegu impulsowego, otrzymamy przetwornicę prądu stałego obniżającą napięcie. Przetwornica taka jest powszechnie wykorzystywana w konstrukcji impulsowych stabilizatorów napięcia.

Ze względu na budowę obwodu głównego przetwornice tranzystorowe można podzielić na: przetwornice dławikowe,

—    przetwornice transformatorowe.

Analizując sposób działania przetwornic można wyodrębnić:

—    przetwornice jednotaktowe,

—    przetwornice dwutaktowe,

—    przetwornice przeciwsobne.

Przetwornica jednotaktowa (rys. 7.3) charakteryzuje się tym, że w tej części okresu, w której następuje magazynowanie energii w polu magnetycznym, następuje również bezpośrednie przekazywanie energii ze źródła do odbiornika. Ten typ przetwornicy nazywany jest też czasem przetwornicą z przepływem bezpośrednim (ang. forward comerter).

Podczas pracy przetwornicy dwutaktowej w czasie t_z (rys. 7.2) energia ze źródła jest gromadzona w polu magnetycznym dławika, a w czasie t„ energia ta jest przekazywana do odbiornika. Przetwornica taka nazywana jest również przetwornicą z przepływem wstecznym (ang. flyback comerter).

Rys. 7.3. Dławikowa przetwornica jednotaktowa obniżająca napięcie

Przetwornica przeciwsobna (ang. push-pull comerter) może być traktowana jako dwie współpracujące ze sobą przetwornice z przepływem bezpośrednim, włączone w przeciwfazie. Przetwornica taka może być realizowana tylko w układzie transformatorowym.

Z punktu widzenia sposobu sterowania przetwornice tranzystorowe dzielimy na:

—    przetwornice obcowzbudne, wyposażone w układ sterujący, określający częstotliwość i stopień wypełnienia przebiegu napięcia wyjściowego, Przetwornice te mogą być traktowane jako wzmacniacze mocy przebiegu prostokątnego. Mogą być wykonywane zarówno jako przetwornice dławikowe, jak i jako transformatorowe;

—    przetwornice samowzbudne (generatory fali prostokątnej o sprzężeniu magnetycznym). Generację drgań można uzyskać tylko w przetwornicach transformatorowych.

W rozdziale niniejszym zostaną omówione i przeanalizowane tylko obwody główne przetwornic obcowzbudnych i przetwornice samowzbudne. Przetwornice wyposażone w zewnętrzne układy sterujące wykorzystywane są głównie jako impulsowe stabilizatory napięcia. Układy sterujące przetwornic zostaną omówione w rozdziale 9.

7.2.    PRZETWORNICE OBCOWZBUDNE

7.2.1.    Przetwornice dławikowe

Można wyodrębnić trzy podstawowe typy dławikowych przetwornic napięcia:

—    przetwornica jednotaktowa (z przepływem bezpośrednim) obniżająca napięcie,

—    przetwornica dwutaktowa (z przepływem wstecznym) podwyższająca napięcie,

—    przetwornica dwutaktowa (z przepływem wstecznym), zmieniająca polaryzację napięcia.

7.2.1.1.    Przetwornica obniżająca napięcie

Podstawowy układ przetwornicy obniżającej napięcie jest przedstawiony na rys.

7.3.    Tranzystor przełączający TP i indukcyjność L są włączone szeregowo z obciążeniem. Przy analizie układu przyjęto następujące uproszczenia:

—    napięcie nasycenia tranzystora przełączającego U_{CE sat} = 0,

—    napięcie przewodzenia diody U_F = 0,

—    rezystancja dławika R_L — 0.

Rozpatrzymy najpierw pracę przetwornicy przy ciągłym przepływie prądu dławika. Spełniony jest wówczas warunek I_Lmin > 0. Podstawowe przebiegi napięć i prądów w układzie dla tego przypadku przedstawiono na rys. 7.4. Gdy przełącznik jest zamknięty (tranzystor regulacyjny jest w stanie nasycenia), napięcie wejściowe jest doprowadzane do filtru. Dioda rozładowcza D jest spolaryzowana zaporowo, a prąd dławika narasta zgodnie z wzorem:

d i_L_U_L_U„-U„,    ' _n

dt L L    ^[    1

Prąd dławika narasta tak długo, jak długo przełącznik jest zamknięty, a dławik nie jest nasycony. Przyjmując, że napięcie wyjściowe w ciągu całego cyklu zmienia się nieznacznie, można przyjąć, że prąd dławika narasta liniowo. Prąd dławika można wyznaczyć z wzoru:

k=h^ + ~\^lJ'"^yt    (7-3)

Maksymalny prąd dławika zależy od czasu zamknięcia przełącznika i,\

231