REGULACJA IMPULSOWA NAPI
CIA STAA
EGO
Układy regulacji impulsowej napięcia stałego umożliwiają zamianę napięcia stałego o
stałej wartości średniej na napięcie stałe o regulowanej wartości średniej
Odbiornik może być jako RL lub RLE.
Jeśli tranzystor T (lub inny element w pełni
sterowany) przewodzi, to prąd płynie ze
z
ródła Uz, tranzystor T oraz odbiornik.
Napięcie na odbiorniku jest równe Uz.
Jeśli tranzystor T zostanie wyłączony, to prąd
odbiornika płynie przez diodę D, napięcie na
odbiorniku jest równe zeru.
Rys. 5.1. Układ regulacji impulsowej
napięcia stałego
Prąd odbiornika RL jest zawsze ciągły.
Prąd odbiornika RLE może mieć charakter
ciągły lub przerywany. Jeśli prąd odbiornika
ma charakter przerywany, to napięcie uo
odbiornika jest równe E, jeśli prąd odbiornika
jest równy zeru.
W układach regulacji impulsowej napięcia
stałego dioda D musi być dołączona !
Wartość średnia napięcia na odbiorniku dla
prądu ciągłego wynosi:
Rys. 5.2. Zmiany napięcia na odbiorniku,
prÄ…du odbiornika, prÄ…du diody oraz prÄ…du
Uo = ´ Uz
(5.1)
zasilania dla prądu ciągłego
tz
´ =
gdzie:  współczynnik wypełnienia,
T
tz  czas przewodzenia tranzystora,
T  okres pracy układu.
Współczynnik wypełnienia może zmieniać się
od zera do jeden.
Wartość średnia napięcia na odbiorniku dla
prÄ…du przerywanego wynosi:
tD
Uo = ´ Uz + E (1- )
(5.2)
T Rys. 5.3. Zmiany napięcia na odbiorniku,
prÄ…du odbiornika, prÄ…du diody oraz prÄ…du
zasilania dla prÄ…du przerywanego
gdzie: tD  czas przewodzenia diody.
1
Wahania prÄ…du odbiornika
Jeśli prąd ma charakter ciągły, to dla
założonej częstotliwości pracy f oraz
współczynnika wypeÅ‚nienia ´ jego wartość
zmienia się między górną wartością I2
a wartością dolną I1. Obie wartości gra-
nicze zależą od parametrów pracy układu
(częstotliwość impulsowania oraz
Rys. 5.4. Zmiany napięcia na odbiorniku, prądu
współczynnik wypełnienia), od parametrów
odbiornika, prÄ…du diody oraz prÄ…du zasilania
odbiornika oraz od napięcia zasilania. dla prądu przerywanego
Dla przedziału przewodzenia tranzystora T można zapisać równanie (por. rys. 5.1):
di
Uz = Ri + L + E , przy warunku i(t1) = I1
.
dt
(5.3)
Rozwiązanie tego równania ma postać:
t -t1 t -t1
- -
Uz - E
Äo Äo
i(t) = (1- e ) + I1 e
(5.4)
R
gdzie: Äo = L/R  staÅ‚a czasowa odbiornika.
Z kolei dla przedziału nieprzewodzenia tranzystora T można zapisać równanie:
di
0 = Ri + L + E , przy warunku i(t2 ) = I2
. (5.5)
dt
Rozwiązanie równania (5.5) ma postać:
t-t2 t-t2
- -
E
Äo Äo
i(t) = - (1- e ) + I2 e
(5.6)
R
Należy zwrócić uwagę, że:
i(t1 + tz ) = i(t2) = I2 oraz i(t2 + tw) = i(t3) = i(t1) = I1
Przy tych założeniach na podstawie równań (5.4) oraz (5.6) można zapisać:
tz tz
- -
Uz - E
Äo Äo
I2 = (1- e ) + I1 e
(5.7)
R
tw tw
- -
E
Äo Äo
I1 = - (1- e ) + I2 e
(5.8)
R
2
Ostatnie dwa równania pozwalają wyznaczyć graniczne wartości zmian prądu odbiornika I1
oraz I2 jako funkcji parametrów pracy układu regulacji impulsowej oraz parametrów
odbiornika:
tz
-
Äo
Uz 1- e E
I2 = -
(5.9)
T
R - R
Äo
1- e
tz
-
Äo -tw
Uz 1- e E
Äo
I1 = e -
(5.10)
T
R -
R
Äo
1- e
Często ocenia się nie graniczne wartości zmian prądu odbiornika, lecz ich różnicę "I;
tz tw
- -
Äo Äo
Uz (1- e ) (1- e )
"I = I2 - I1 =
(5.11)
T
R
-
Äo
1- e
Ponieważ tw = T  tz, to ostatnie wyrażenie może być zapisane jako:
tz T-tz
- -
Äo Äo
Uz (1- e ) (1- e )
"I = I2 - I1 =
(5.12)
T
R
-
Äo
1- e
Jeśli funkcje ekspotencjalne zastąpić dwoma pierwszymi wyrazami rozwinięcia tych funkcji
tz
-
tz
Äo
e H" 1- ) , to ostatnie wyrażenie można przedstawić w postci:
w szereg potęgowy (np.
Äo
Uz T
"I = I2 - I1 = ´ (1- ´)
(5.13)
R Äo
Największe wahania prądu odbiornika występują
dla współczynnika wypełnienia równego 0,5.
Ograniczenie wahań prądu odbiornika uzyskuje się
przez:
" zwiększenie częstotliwości impulsowania,
" włączenie dodatkowego dławika szeregowo
z odbiornikiem (iloraz T/Äo powinien być możliwie
jak najmniejszy).
Rys. 5.5. Zależność względnych wahań
prądu odbiornika od współczynnika
wypełnienia
3
Dwustanowa regulacja prÄ…du odbiornika
Prąd odbiornika zmienia się między zadanymi
wartościami Imax oraz Imin.
Jeśli prąd odbiornika osiągnie wartość Imin, to
tranzystor T zostaje załączony, prąd odbiornika
Rys. 5.6. Zmiany prÄ…du odbiornika
narasta i jeśli osiągnie górną wartość zadaną Imax
przy regulacji dwustanowej
następuje wyłączenie tranzystora T.
Częstotliwość pracy układu przy regulacji
dwustanowej nie jest stała. Zależy ona od założonych
wartości Imax oraz Imin oraz od parametrów odbiornika:
1 (Uz - E - RIśr ) (E +RIśr )
f = =
(5.14)
tz + tw Uz "I L
gdzie: Iśr  wartość średnia prądu odbiornika.
Rys. 5.7. Układ dwustanowej
regulacji prÄ…du odbiornika
4