plik


ÿþListy od Piotra L i s t y o d P i o t r a Fundamenty Elektroniki P P rzetwornice impulsowe Podstawowe konfiguracje - przetwornica przepustowa P o d s t a w o w e k o n f i g u r a c j e p r z e t w o r n i c a p r z e p u s t o w a cz[ 4 W poprzednich dwóch listach zapozna- tak|e skBada si Bem Ci z dziaBaniem przetwornicy zapo- z  siekacza wy- rowej. W tym odcinku zaczynamy pozna- twarzajcego prze- wa dwa pozostaBe rodzaje przetwornic bieg prostoktny o indukcyjnych. Je[li zrozumiaBe[ dziaBanie zmiennym wspóB- przetwornicy zaporowej, nie bdziesz czynniku wypeBnie- miaB problemów z przyswojeniem sobie nia oraz filtru u[re- wiadomo[ci z tego listu. dniajcego LC r y s u n e k 3 b (patrz rysunek 3b). Przetwornica przepustowa - obni|aj- W przypadku filtru ca (z ang. forward converter, buck con- RC z rysunku Rys. 2 R y s . 2 verter, step down switching regulator). 3a wszystko jest |adnego dowodu, |e napicie wyj[ciowe U2 Uproszczony schemat pokazany jest na proste jak drut - kondensator wyj[ciowy jest mniejsze ni| napicie wej[ciowe U1. rysunku 1. Jak si sBusznie domy[lasz, Baduje si w czasie gdy klucz jest zwarty, Znów dziaBanie zwizane jest z groma- r y s u n k u 1 w praktyce taka przetwornica bdzie do- a po jego otwarciu oddaje energi do ob- dzeniem energii w cewce i przekazywa- datkowo wyposa|ona w obwód sterujcy ci|enia. Natomiast w przypadku filtru LC niu jej potem do obci|enia. W pierwszej prac klucza S. Podobnie jak w przetwor- sytuacja jest nieco inna - zwró uwag, fazie cyklu klucz S zostaje zwarty nicy zaporowej, bdzie to blok zmieniaj- |e na rysunku 3a nie ma diody D, która (w chwili t1), a z baterii oraz kondensato- cy wspóBczynnik wypeBnienia impulsów w przypadku przetwornicy indukcyjnej ra filtrujcego C1 przez indukcyjno[ R y s u n e k 4 sterujcych kluczem. (rys. 3b) jest absolutnie niezbdna. Za- L pBynie narastajcy prd I1. Rysunek 4 równo obecno[ tej dio- pokazuje sytuacj. W dBawiku zaczyna dy, jak i zachowanie sa- gromadzi si energia. Dla uBatwienia za- mej cewki powoduj, |e Bo|yBem, i| na pocztku cyklu prd w cew- nie warto rozpatrywa ce byB równy zeru. Prd I1 narasta z szyb- przetwornicy przepusto- ko[ci wyznaczon... no wBa[nie - przez wej jako poBczenia  sie- napicie przyBo|one do cewki, czyli - uwa- kacza i filtru LC, bo mo- |aj - przez ró|nic napi U1-U2. |e to wrcz zaciemni, Po pewnym czasie (w chwili t2) klucz a nie rozja[ni zagadnie- zostaje rozwarty - zaczyna si druga Rys. 1 R y s . 1 r y s u n e k 5 nie. Do tego wtku je- cz[ cyklu. Ilustruje to rysunek 5 (po- Ten ukBad regulacji z reguBy zawiera szcze wrócimy. równaj te| rysunek 1). W momencie roz- zródBo napicia wzorcowego i ukBad po- Przeanalizujmy teraz dokBadniej rysun- warcia klucza S prd I1 na pewno przesta- równujcy napicie wyj[ciowe z wzorco- ki 1 i 2. Dla uBatwienia zaBó|my, |e prze- nie pByn. Ale jak dobrze wiesz, cewka wym. Ju| intuicja podpowiada, |e gdy na- twornica pracuje i napicie wyj[ciowe U2 nie znosi gwaBtownych zmian prdu i rea- picie wyj[ciowe si zmniejszy, ukBad re- jest ju| ustalone, a pojemno[ C2 ma bar- guje na nie gwaBtownymi zmianami na- gulacji po prostu zwikszy wspóBczynnik dzo du| warto[. Przyjmij na razie bez picia. Wytwarzajc napicie samoinduk- wypeBnienia impulsów. W praktyce klu- czem jest najcz[ciej tranzystor bipolarny PNP lub MOSFET P. Uproszczony sche- mat blokowy praktycznej przetwornicy przepustowej wyglda wic z grubsza r y s u n k u 2 tak, jak na rysunku 2. To wszystko nie powinno budzi wt- pliwo[ci. Mo|e nasuwa Ci si tu analogia z u[re- dnianiem przebiegu prostoktnego przez r y s u n k u 3 a filtr RC. Na rysunku 3a znajdziesz sche- mat blokowy przetwornicy pojemno[cio- wej. W niektórych zródBach natrafisz na informacj, |e omawiana w tym odcinku Rys. 3 R y s . 3 indukcyjna przetwornica przepustowa ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99 41 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a si du|e napicie wianej przetwornicy zaporowej tak nie i tym samym byBo - sprawdz w poprzednich odcinkach, prd spadnie bar- |e tam  Badujcy prd I1 nie pBynB przez dzo szybko, albo obci|enie. W przetwornicy przepusto- zaindukuje si wej pBynie. Czy to dobrze, czy zle? maBe napicie Jak my[lisz? i prd bdzie po- SBusznie! Jest to zjawisko jak najbar- maBu zmniejszaB dziej pozytywne. W znanej Ci ju| prze- sw warto[. twornicy zaporowej caBa energia przeka- Wszystko bdzie zywana na wyj[cie musiaBa by w pierw- zale|e od wa- szej fazie cyklu zmagazynowana w cew- Rys. 4 R y s . 4 runków w obwodzie obci|enia. W ka|- ce, a w drugiej fazie przekazana do obci- cji cewka niejako szuka mo|liwo[ci pod- dym razie w momencie rozwarcia klucza |enia. Teraz jest inaczej - cz[ energii trzymania przepBywu prdu. Po rozwarciu S zaindukuje si dokBadnie takie napicie, (mocy) przekazywana jest na wyj[cie od ra- przeBcznika cewka staje si zródBem by podtrzyma przepByw prdu przez zu, niejako przy okazji przepBywu prdu Ba- energii, indukuje si na niej napicie cewk. W naszym ukBadzie z rysunków 1 dujcego cewk. W fazie rozBadowania (t2- o biegunowo[ci przeciwnej ni| poprze- i 2 mamy na wyj[ciu kondensator o du|ej t3), do obci|enia zostaje dodatkowo prze- dnio, co pozwala podtrzyma przepByw pojemno[ci, który jest du|ym zbiornikiem kazana energia zgromadzona w cewce. prdu przez cewk w tym samym kierun- energii i na którym ju| wcze[niej ustaliBo ku. Bdzie to malejcy prd I2 pByncy si potrzebne napicie w obwodzie L, (C2, R ), D. DoceD kluczo- wyj[ciowe U2. Nie L w rol diody D - bez niej prd nie mógB- wchodzc w zbdne by si zamkn w tym obwodzie. szczegóBy mo|na stwier- Jakie napicie zaindukuje si w cew- dzi, |e dla zachowania ce? cigBo[ci przepBywu pr- Zwró baczn uwag na napicia du przez cewk, zaindu- L oraz stromo[ narastania i opadania prdu, kowane napicie bdzie a tak|e napicia na rysunkach 4b i 5b. mie warto[ U2 plus Mam nadziej, |e w poprzednich odcin- spadek napicia na dio- kach przyswoiBe[ sobie zale|no[ midzy dzie D. WBa[nie tyle po- a) napiciem na cewce, a szybko[ci nara- trzeba do podtrzymania stania prdu. Jest to kluczowa sprawa, przepBywu prdu przez dlatego musz to przypomnie. cewk. Uwaga - na ry- b) Podstawowy podrcznikowy wzór to sunku 5b nie uwzgldni- U= -L (di/dt) Bem spadku napicia na gdzie owo okropne di/dt wyra|a po diodzie - przyjBem, |e Rys. 5 R y s . 5 prostu chwilow szybko[ zmian prdu (i) napicie na cewce jest Czy ju|  czu- w czasie (t), a znak minus wskazuje bie- dokBadnie równe napiciu wyj[ciowemu jesz przez skór , |e przetwornica prze- gunowo[ napicia i nie jest w tej chwili (co jest bliskie prawdy, gdy U2 jest du|o pustowa przeniesie na wyj[cie moc istotny. wiksze od U ). wiksz ni| przetwornica zaporowa z ta- D Je[li prd narasta lub opada liniowo Rysunek 5b jest bardzo podobny do k sam cewk? Je[li to czujesz, to bar- czyli jednostajnie, wzór ten mo|emy zapi- wcze[niejszych rysunków dotyczcych dzo dobrze! Je[li nie, z czasem zrozu- sa w prostszej postaci (pomijamy znak przetwornicy zaporowej. Nic dziwnego - miesz - nie bd tego teraz szczegóBowo minus): ogólne zasady i zwizek midzy napi- uzasadniaB. Wkopaliby[my si bowiem U= L("I/"t) ciem a szybko[ci zmian prdu w cewce w zawiBe zale|no[ci midzy napiciami, a w wielu wypadkach nawet jeszcze s niezmienne. GBówna ró|nica w stosun- czasami i czstotliwo[ci. pro[ciej: ku do przetwornicy zaporowej polega na Na razie wracamy do ukBadów z rysun- U= L * I / t tym, |e teraz w fazie Badowania (czas t ków 1 oraz 2. Rozwa|my kilka przypad- 1- Nie zapominaj, |e napicie U jest za- t ) napicie na cewce nie jest równe U1, ków. W ka|dym z nich napicia wej[cio- 2 wsze nierozerwalnie zwizane z szybko- tylko jest równe ró|nicy napi U1-U2. we U1 i wyj[ciowe U2 s takie same. [ci zmian prdu ("I/"t): wiksze napi- Tym samym  napicie Badowania cewki Zmienia si tylko rezystancja obci|enia, cie - to szybsze zmiany prdu. Z kolei po- zale|y od napicia wyj[ciowego. Czy wo- a tym samym potrzebna moc wyj[ciowa R y s u n e k 6 a wolne zmiany prdu oznaczaj, i| napi- bec tego zmiany napicia wyj[ciowego oraz prdy I , I1 oraz I2. Rysunek 6a poka- L cie jest niewielkie. nie wpByn jako[ niekorzystnie na wBa[ci- zuje przebiegi w sytuacji, gdy obci|enie W fazie Badowania szybko[ narasta- wo[ci przetwornicy? Pytanie nie jest po- R ma du| oporno[ i potrzebny prd ob- L nia prdu jest wyznaczona przez napicie zbawione sensu i mo|e Ci troch niepo- ci|enia jest bardzo maBy. Intuicja podpo- przyBo|one do cewki. W przypadku prze- koi, ale nie przejmuj si tym - na razie za- wiada, |e aby przekaza niewiele energii, twornicy przepustowej napicie na cew- uwa| ciekaw i wa|n cech przetworni- wystarczy otwiera tranzystor na krótki ce podczas Badowania jest równe ró|nicy cy przepustowej. Jak pokazuj rysunki 1 czas. r y s u n k u 6 b U1-U2. oraz 4, w fazie Badowania prd I1 pBynie Przebiegi pokazane na rysunku 6b po- W fazie rozBadowania sytuacja jest tro- ze zródBa zasilania nie tylko przez cewk kazuj sytuacj, gdy rezystancja R jest L ch inna. Zarówno napicie, jak i szyb- L, ale jednocze[nie przez obci|enie (C2 mniejsza (wymagany prd I wikszy). L ko[ zmian (opadania) prdu w zasadzie oraz RL). Std zreszt nazwa - przetwor- UkBad regulacyjny zwikszy czas przewo- p r z e p u s t o w a mog by dowolne. Tak! Mo|e pojawi nica przepustowa. We wcze[niej oma- dzenia tranzystora. To te| jest oczywiste. 42 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a Przy jeszcze mniejszej warto[ci R nienia impulsów sterujcych otwiera- w zakresie od 0 do U1. Wspaniale! Na L (i wikszym prdzie I ) przebiegi bd niem klucza. Teraz uwa|aj! Czy ju| zau- pewno zechcesz wykorzysta taki ukBad L r y s u n k u 6 c wyglda jak na rysunku 6c. wa|yBe[, |e przy wikszych prdach ob- w roli zasilacza o pBynnie regulowanym Zwró uwag, |e na rysunkach 6a, ci|enia (gdy chwilowa warto[ prdu napiciu wyj[ciowym. Bdzie on miaB 6b i 6c szybko[ narastania i opadania w cewce nigdy nie spada do zera) w za- ogromn przewag nad klasycznym zasi- prdu s [ci[le zwizane z napiciami od- sadzie niepotrzebna byBaby |adna auto- laczem o pracy cigBej, bo straty mocy powiednio UL=U1-U2 oraz U2. matyka, i generator sterujcy mógBby bd maBe, a sprawno[ znakomita A co si stanie, gdy rezystancja obci- mie staBy wspóBczynnik wypeBnienia? (80...95%). |enia jeszcze si zmniejszy? Porównaj rysunki 6c, 6d i 6e. Zanim jednak zaczniesz projektowa Podobnie jak w ukBadzie przetwornicy Czy przypomniaBo Ci si okre[lenie taki zasilacz impulsowy zastanów si, czy zaporowej prd wzro[nie i przebiegi bd  transformator prdu staBego z jednego w dotychczasowych rozwa|aniach wszy- r y s u n k u 6 d wyglda jak na rysunku 6d. Prd cewki z poprzednich odcinków? stko Ci pasuje... w |adnej chwili nie maleje tu do zera, Doskonale! Analogicznie jak w prze- Rozumiesz to wszystko? a napicia i szybko[ci zmian prdu s ta- twornicy zaporowej, je[li prd cewki nie A jak to jest z tym wspóBczynnikiem kie same jak na poprzednich rysunkach. spada do zera, nasz ukBad zachowuje si wypeBnienia impulsów?. Analizujc rysu- Podobnie jest przy dalszym wzro[cie pr- jak  transformator prdu staBego - jego nek 3 doszli[my do wniosku, |e bdzie r y s u n e k 6 e p r  d u du obci|enia - porównaj rysunek 6e.  przekBadnia jest wyznaczona przez sto- on zale|ny od prdu - czym wikszy prd Oczywi[cie nie powinni[my zwik- sunek czasu t i t . Oczywi[cie zale|- wyj[ciowy, tym wikszy wspóBczynnik on off sza prdu obci|enia w nieskoDczono[, no[ bdzie troch inna ni| w przetworni- wypeBnienia. Tak podpowiadaBa intuicja! bo w koDcu przekroczymy dopuszczaln cy zaporowej, bo w czasie t do cewki Przed chwil podaBem Ci wzór wskazuj- on dla danej cewki warto[ prdu Ip, rdzeD przyBo|one jest napicie U1-U2. cy, i| wspóBczynnik wypeBnienia zale|y od n a p i  c i a wejdzie w nasycenie, prd niepotrzebnie Korzystajc ze wzoru napicia. I wyglda, |e tylko od napicia, r y bdzie gwaBtownie rósB, jak pokazuje to ry- U= L("I/"t) bo we wzorze prd nie wystpuje! sunek 6f. (Samodzielnie mo|esz si zasta- podstawiajc i przeksztaBcajc doszliby- Jak sobie radzisz z tak sprzeczno- s u n e k 6 f nowi, czym w przetwornicy przepustowej [my do beznadziejnie prostej zale|no[ci: [ci? Jak jest naprawd? U 2 U 1 t / T grozi, a czym nie grozi zwikszenie prdu U2 = U1 [ t / (t +t ] = U1 t / T Znasz odpowiedz? o n on on off) on powy|ej Ip - sytuacja jest tu nieco inna ni| gdzie T=t +t to okres. Je[li tak, to naprawd rozumiesz on off w przetwornicy zaporowej, bo prd Bado- Wynik jest jak najbardziej zgodny z in- dziaBanie przetwornic impulsowych. wania cewki pBynie przez obci|enie.) tuicj - czym wiksze ma by napicie Gratuluj! No dobra, teraz idziemy dalej. wyj[ciowe, tym wikszy wspóBczynnik Ci, którzy nie wiedz, znajd SBusznie si domy[lasz, |e regulacj wypeBnienia. Przy okazji potwierdza si, odpowiedz w nastpnym odcinku: |adnej napicia wyj[ciowego mo|emy przepro- |e zmieniajc wspóBczynnik wypeBnienia sprzeczno[ci tu nie ma! wadza zmieniajc wspóBczynnik wypeB- mo|emy zmienia napicie wyj[ciowe Rysunki 6a, b, c wskazuj, |e przy maBych prdach wypeBnienie bdzie za- le|e wBa[nie od prdu obci|enia. Sy- tuacja taka ma miejsce, gdy w cz[ci okresu prd spada do zera, czyli gdy cewka w cz[ci okresu jest wolna od energii (bezczynna). Mo|na powiedzie, |e ukBad automatycznej regulacji (rys. 2) tak dobiera wspóBczynnik wypeBnienia, by przenie[ na wyj[cie potrzebn moc (U2*I ). L Natomiast przy wikszym obci|e- niu, gdy przez cewk caBy czas pBynie prd (rysunki 6d, e), wspóBczynnik wy- peBnienia ustala jedynie napicie wyj- [ciowe, a ([redni) prd ro[nie lub male- je w zale|no[ci od obci|enia. Istniej przetwornice, które nie maj |adnej automatyki i pracuj przy staBym wspóBczynniku wypeBnienia impulsów sterujcych. Nie zapominaj jednak, |e taka praca jest mo|liwa tylko przy wik- szych prdach. WBa[nie dlatego w nie- których zródBach znajdziesz wzmianki o minimalnym prdzie obci|enia (lub minimalnej indukcyjno[ci). Nie prze- strasz si tym! Chodzi o to, by prd cewki nie malaB do zera - wtedy ukBad zachowuje si jak  transformator prdu staBego . Gdy prd obci|enia jest mniejszy, niedoci|ona przetwornica przestaje by  transformatorem prdu Rys. 6. R y s . 6 . staBego i napicie wyj[ciowe wzrasta. ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99 43 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a W praktyce wystarczy zastosowa ukBad automatyki wg rysunku 2, zmienia- jcy wypeBnienie impulsów od zera do 100% i wtedy nie ma takich ograniczeD na prd minimalny i napicie wyj[ciowe. Je[li to zrozumiaBe[, idziemy dalej. Przypuszczam, |e jeszcze masz pew- ne wtpliwo[ci odno[nie napi wyj[cio- wych. Troch Ci niepokoi fakt, |e zmia- na napicia wyj[ciowego U2 zmienia te| napicie  Badowania cewki równe U1-U2. Nie dziwi Ci si, |e o tym my- [lisz. Intuicyjne przyswojenie sobie wy- stpujcych tu zale|no[ci jest rzeczywi- [cie troch trudniejsze, ale poradzimy so- bie i z tym. Rys. 8. R y s . 8 . r y s u n k a c h 7 , 8 9 Na rysunkach 7, 8 i 9 znajdziesz prze- biegi napicia i prdu przy ró|nych na- W poprzednich listach wykazaBem, Tu równie| okazuje si, |e czym piciach wyj[ciowych. Co istotne, |e moc przetwornicy zaporowej silnie wiksze napicie wyj[ciowe, tym wik- w ka|dym przypadku napicie wej[cio- zale|y od stosunku napi wyj[ciowego sza moc. Poniewa| w przetwornicy we U1 jest takie samo. W sytuacji z ry- i wej[ciowego. OkazaBo si, |e prze- przepustowej napicie wyj[ciowe nie sunku 7 napicie wyj[ciowe U2 jest pi- twornicy zaporowej nie warto stosowa mo|e by wiksze od wej[ciowego, ciokrotnie mniejsze od wej[ciowego. przy maBych napiciach wyj[ciowych. ostatecznie moc bdzie najwiksza, gdy W drugim przypadku (rysunek 8) napi- PodaBem Ci wzór na teoretyczn moc napicie wyj[ciowe bdzie (niemal) rów- cie U2 jest równe poBowie U1, nato- maksymaln przetwornicy zaporowej ne wej[ciowemu - moc wyniesie wtedy miast w sytuacji z rysunku 9 napicie (przy bardzo du|ej czstotliwo[ci) Pmax = U1 * Ip U2 to 5/6 napicia wej[ciowego U1. Na Pmax = U1*Ip * [U2 / (U2+U1)] I wszystko zgadza si z intuicj: je[li rysunkach 7a, 8a, 9a pokazaBem Ci sytu- A jak to wyglda w przetwornicy przetwornic przepustow  otworzymy acj w ukBadzie z pewn indukcyjno[ci przepustowej? na staBe , napicie wyj[ciowe bdzie przy jakim[ niewielkim prdzie. Na ry- Odpowiedz znajdziesz analizujc ry- równe wej[ciowemu i rzeczywi[cie sunkach 7b, 8b i 9b znajdziesz przebiegi sunki 7c, 8c i 9c. Przy du|ej indukcyjno- moc dostarczana do obci|enia bdzie w ukBadzie z t sam indukcyjno[ci, ale [ci (lub du|ej czstotliwo[ci pracy) wa- równa U1 * Ip. przy prdzie szczytowym zbli|onym do hania prdu s minimalne - mo|emy je A mo|e wicej? Co nam szkodzi prdu nasycenia Ip. I wreszcie na rysun- pomin i zaBo|y, |e [redni prd na ry- zwikszy wtedy prad powy|ej Ip? kach 7c, 8c i 9c znajdziesz przebiegi sunkach c jest równy Ip. Skoncentruj {e rdzeD si nasyci? A co nas to obcho- w ukBadzie z cewk o znacznie wikszej si! Patrzc na rysunku 7c, 8c, 9c bez dzi - przecie| tranzystor-klucz jest na indukcyjno[ci - zauwa|, |e zmiany pr- trudu zauwa|ysz, |e w ka|dym przypad- staBe otwarty! du s mniejsze, ale nachylenie w czasie ku [redni prd Badowania wynosi Stop! Nie przesadzaj! W praktyce Badowania i rozBadowania nadal jest pro- I1 = Ip (t /T) Twoja przetwornica nigdy nie bdzie on porcjonalne do napi Badowania (U1- W czasie Badowania cewki, do obci-  na staBe otwarta , bo zechcesz praco- U2) i rozBadowania (U2). |enia jest ju| dostarczana moc wa przy napiciach wyj[ciowych mniejszych ni| wej[ciowe. Dlatego nie ma sensu rozpatrywa sytuacji, gdy tranzystor-klucz stale przewodzi. No tak, ale mo|e nawet gdy U2<U1uda si co[  zarobi , zwiksza- jc prd powy|ej Ip? Wcze[niej prosi- Bem, by[ si zastanowiB, czym to grozi. Poniewa| obci|enie R jest wBczone L w szereg z cewk, wic sytuacja jest in- na ni| przetwornicy zaporowej i nie mo|na powiedzie, |e  prd bdzie si marnowaB . Jednak pzetwornica przestanie by przetwornic indukcyjn wedBug rysun- Rys. 7. R y s . 7 . ku 1 czy 3b, a stanie si przetwornic Przeanalizuj teraz bardzo starannie P1=U2 *I1 = U2 * Ip (t /T) pojemno[ciow wedBug rysunku 3a. Ro- on rysunki 7....9. Powinny one rozja[ni Ci Z kolei [redni prd rozBadowania wynosi l rezystancji ograniczajcej prd Bado- caBkowicie obraz sprawy. I2 = Ip (t /T) wania bdzie peBni (niewielka) rezy- off A my zajmiemy si jeszcze jedn Czyli w fazie rozBadowania do obci- stancja uzwojenia cewki, a sprawno[ kwesti. Czy na podstawie rysunków |enia jest dostarczana moc znacznie spadnie. W skrajnym przypad- 7...9 potrafiBby[ co[ powiedzie o mocy P2=U2 * I2 = U2 * Ip (t /T) ku du|y prd Badowania (ograniczony off przenoszonej (czyli po prostu o mocy Moc caBkowita niewielk rezystancj cewki) mo|e naszej przetwornicy)? Czy ta moc zale|y P = P1+P2 = U2 * Ip [(t +t ) / T] uszkodzi tranzystor-klucz. on off p = U 2 * I p jako[ od napicia wyj[ciowego? p = U2 * Ip Zamykamy spraw: nawet gdyby I co, jeste[ zdziwiony? tranzystor si nie uszkodziB, tak|e 44 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99 Listy od Piotra L i s t y o d P i o t r a piciu Badowania U1-U2) czas t mógB- on by by znacznie dBu|szy, za to krótszy bdzie czas t . off Aby znalez najgorszy przypadek nale|aBoby napisa wzory na t i t , on off znalez wzór na T (okres), potem na f (czstotliwo[) i zbada go w funkcji U2/U1. Je[li kto[ chce, niech to zrobi - po przeksztaBceniach trzeba bdzie zbada funkcj y=-x2 + x Oka|e si, |e najgorszy przypadek wystpuje przy U2 = 0,5 U1. Poniekd potwierdza to rysunek 8b, ale ten rysu- nek to |aden dowód. W ka|dym razie dla tego najgorszego przypadku (U2=0,5U1) minimalna czstotliwo[ Rys. 9. przetwornicy wynosi R y s . 9 . U1 fmin = s u n k u 1 0 a w przetwornicy przepustowej nie po- sunku 10a jest niemal dwukrotnie 4 LIp r y s u n k u 1 0 b winni[my pracowa przy prdach wik- wiksza ni| tego z rysunku 10b. Gdyby czstotliwo[ byBa mniejsza szych od prdu na- (czasy dBu|sze), prd nadmiernie wzro- sycenia cewki Ip, [nie i rdzeD cewki si nasyci. a moc maksymal- Gdyby przetwornica miaBa praco- na nie przekroczy wa przy staBym napiciu wyj[ciowym P = U2 * Ip U2, innym ni| 0,5U1, wtedy minimalna Czy jednak nie czstotliwo[ mogBaby by mniejsza. zgubiBe[ si W praktyce i tak nale|y pracowa w powy|szych z mo|liwie du| czstotliwo[ci (ogra- rozwa|aniach? Co niczon przez straty histerezy rdzenia to za moc? i straty przeBczania tranzystora), dla- Jest to teore- tego do wstpnych szacunkowych tyczna moc ma- obliczeD nale|y wykorzysta wzór ksymalna, jak U1 fmin = mo|na  wydusi 4LIp Rys. 10. R y s . 1 0 . z przetwornicy i wybra czstotliwo[ pracy wik- przy nastpujcych zaBo|eniach: Przypu[my teraz, |e chcemy zbu- sz ni| tak wyliczona. - pomijamy wszelkie straty (spadek dowa przetwornic zaporow, a wBa- Jak wykazano wcze[niej, przy cz- napicia na diodzie D, rezystancji cewki [ciwie zasilacz impulsowy o regulowa- stotliwo[ci minimalnej moc przetwor- i napicie nasycenia tranzystora); nym napiciu wyj[ciowym. Majc ja- nicy nie przekroczy - zakBadamy, |e [redni prd pByncy k[ cewk o prdzie nasycenia Ip oraz P = 0,5 U2 * Ip przez cewk jest równy Ip (co jest bli- indukcyjno[ci L musimy dobra cz- Oczywi[cie czstotliwo[ mo|e, skie prawdy tylko przy bardzo du|ej cz- stotliwo[ pracy tak, by w najgorszych i w miar mo|liwo[ci powinna by stotliwo[ci pracy albo przy bardzo du|ej warunkach prd nie przekroczyB warto- wiksza - wtedy zmiany prdu bd indukcyjno[ci - przebieg prdu wyglda [ci Ip. Chyba ju| zauwa|yBe[, |e prd mniejsze, przebiegi bd podobne jak wtedy mniej wicej jak na rysunku 10a). ro[nie tym szybciej, im wiksze jest na rysunkach 7c, 8c, 9c, 10a i moc W praktyce nie zwikszamy napicie Badowania (równe U1-U2) - przenoszona bdzie o kilkadziesit nadmiernie indukcyjno[ci i nie pracuje- zobacz rysunki 4 i 7...9. Gdy napicie procent wiksza ni| przy czstotliwo- my przy bardzo du|ych czstotliwo- wyj[ciowe U2 jest bardzo maBe, napi- [ci minimalnej (teoretycznie [ciach. Wtedy oczywi[cie moc jest cie Badowania jest zbli|one do U1 (rys P=U2*Ip). mniejsza. W granicznym przypadku, 7). Znajc Ip, L oraz U1 mo|esz ju| Mam nadziej, |e caBy czas nad- jak na rysunku 10b, gdy prd chwilowo obliczy maksymalny czas wBczenia |asz za mn. Je[li jednak masz jakie- spada do zera, przenoszona moc jest tranzystora (t ) przy bardzo maBych kolwiek kBopoty ze zrozumieniem caBo- on o poBow mniejsza od wcze[niej wyli- napiciach wyj[ciowych. PrzeksztaBca- [ci materiaBu, przeanalizuj dokBadnie czonej (i dodatkowo pomniejszona jc znany Ci dobrze wzór otrzymasz: ten i poprzednie odcinki, a je[li i to nie o straty w elementach przetwornicy). t = L * Ip / U1 pomo|e, napisz do mnie (na adres re- onmax Patrzc na rysunek 10 nie zastanawiaj I co to jest za czas? Czas ten doty- dakcji). W razie potrzeby wrócimy do si, jakiej konkretnie czstotliwo[ci czy tylko przypadku, gdy U2 jest bli- tematu. odpowiada ta sytuacja, lub jaka jest in- skie zeru. Sytuacja wyglda wtedy Tyle na temat przetwornicy przepu- dukcyjno[ (indukcyjno[ci) - to nie ma mniej wicej tak, jak na rysunku 7. stowej. W nastpnym odcinku zapo- znaczenia (podobnie, jak warto[ci na- Przypu[my, |e obliczyBby[ czas t . znam Ci z przetwornic podwy|szajc. on pi). Chodzi tylko o ksztaBt prdu, Niewiele to daje. Gdy czas ton jest P i o t r G ó r e c k i a [ci[lej o jego warto[ [redni - nie krótki, na pewno (bardzo) dBugi bdzie Piotr Górecki masz wtpliwo[ci, |e przy tej samej czas t , bo napicie U2 jest bardzo off r y warto[ci Ip [rednia warto[ prdu z ry- maBe Przy wikszym napiciu wyj[cio- wym U2 (a tym samym mniejszym na- ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/99 45

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Przetwornice impulsowe cz 4
przetwornice impulsowe cz 3
przetwornice impulsowe cz 2
Przetwornice impulsowe ogólnie, cz 1
Przetwornice impulsowe cz2
Elementy układów zasilania II generator, przetwornica impulsowa, szeregowy stabilizator napiecia
Przetworniki impulsowe DC konspekt
1999 03 Moja pierwsza przetwornica impulsowa Zasilacz rezerwowy
Przetwornice impulsowe cz5
Przetwornica 150w cz 2
Technologia żywności cz 4 5 Przetwórstwo mleka
Technologia zywności cz 1 5 Opakowania w przetwórstwie spożywczym
Technologia żywności cz 4 3 Przetwórstwo surowców pochodzenia morskiego

więcej podobnych podstron