9990200065

Przyrządy i układy mocy - Ćwiczenie 58. Tranzystory BJT (4.8.0)

2.3. Topologia półmostka 2.3.a. Półmostek zasilany napięciowo

Półmostek (ang. half-bridge) stanowi jedną z typowych topologii obwodów mocy przekształtników elektronicznych. Jego schemat został pokazany na rys. 5b. Jak widać, jest on podobny do mostka (ang. fuli bridge), pokazanego na rys. 5a (zob. też par. 3.2.b oraz instrukcję 4 , par. 2.1). Dla obu charakterystyczne jest wpisanie elementów obwodu głównego w kontur czworokąta. Wyróżnia się w nich ramiona (ang. arms, niekiedy legs), czyli zbiory gałęzi zawierających łączniki półprzewodnikowe, które (zbiory) łączą końcówki stałoprądowe lub zmiennoprądowe układu. Ramiona są także zwane gałęziami (ang. branches), co jednak może być mylące, gdyż w rozumieniu teorii obwodów same składają się z gałęzi - tego terminu nie będziemy więc stosować w tym znaczeniu.

Wizualna różnica między mostkiem a półmostkiem polega na tym, że pierwszy posiada dwa ramiona, zaś drugi - jedno, które w układzie na rys. 5b tworzą łączniki sterowane Si i S₂. W miejsce drugiego ramienia (S3, S₄ dla mostka), półmostek zawiera - w identycznym ułożeniu - dwie gałęzie zawierające elementy bierne - kondensatory Cj i C₂. Wejście półmostka - tak jak i mostka -znajduje się między końcami ramienia. W falowniku z rys. 8 przyłączone jest do niego napięcie wyprostowane U_rect. Wyjście znajduje się natomiast między punktami środkowymi (ang. middle pointś) ramion mostka lub - w przypadku półmostka - między punktem środkowym jego ramienia a punktem połączenia kondensatorów. Na rys. 8 do wyjścia przyłączone są połączone szeregowo: lampa z kondensatorem C3, dławik Li i uzwojenie pierwotne transformatora Ti a-

/ 5,    / 5,    / %    =L C,

Rys. 5. Topologia: a) mostka, b) półmostka

Mimo, że schemat mostka i półmostka jest tradycyjnie rysowany w taki sam sposób, gałęzie bierne półmostka działają w inny sposób niż druga para gałęzi mostka. Zasadniczo tworzą one dzielone źródło zasilania dla ramienia - z wyprowadzonym potencjałem środka, co lepiej widać na rys. 6a. Środek ten stanowi - tak jak w mostku - jedną z końcówek wyjściowych układu. Jednakże - jak zaraz udowodnimy - prąd wyjściowy półmostka płynie równocześnie przez oba kondensatory, a nie na zmianę, jak przez łączniki S3 i S₄ mostka (por. instrukcję 4^B, par. 2.1).

Załóżmy, że wejście półmostka jest zasilane ze źródła napięcia stałego o pewnej wartości t/j (rys. 6a). Oznacza to, że składowa przemienna tego napięcia Uj(_a) jest zerowa. Z kolei prąd wyjściowy i₀ stanowi sumę prądów kondensatorów Ci i C₂. Ponieważ kondensator stanowi przerwę dla składowej stałej, więc składowa stała prądu wyjściowego /₀(o) jest zerowa. Oznacza to, że prąd wyjściowy półmostka jest z zasady przemienny.

Powyższy sposób wykorzystania półmostka jest zasadniczo jedynym praktycznie użytecznym -wejście stanowi przekątna łącząca końce gałęzi i jest ona stałoprądowa, zaś wyjście -przekątna łącząca punkty środkowe i jest ona zmiennoprądowa, co odpowiada funkcji falownika (zob. instrukcję 0, par. 2.1). Jest to kolejna istotna różnica między półmostkiem a