Преден импулсен стабилизиран преобразувател на напрежение, захранване
Как работи регулаторът на напрежението напред? Описание на принципа на действие. Инструкция стъпка по стъпка за разработване и изчисляване(10+)
Прав едноцикличен импулсен преобразувател на напрежение. Изчисляване. Примери за вериги - Принцип на действие
Както писахме в статия, описваща принципа на работа на понижаващ преобразувател на напрежение, той има три важни характеристики, които ограничават неговото приложение.Първо, липсата на галванична изолация между входните и изходните вериги.Второ, лоша производителност, когато изходното напрежение е много по-ниско от входното.Трето, невъзможността за генериране на напрежение, по-голямо от входното напрежение на изхода.
Логично развитие на понижаващата верига е преден едноцикличен импулсен преобразувател. Той е свободен от трите функции, посочени по-горе. Но използването на трансформатор в него веднага поражда проблема с размагнитването.
Селекция от материали на вашето внимание:
Тук само ще напомня, че прилагането на напрежение към първичната намотка на трансформатора води не само до появата на напрежение върху вторичната, но и започва да магнетизира сърцевината. Тоест, първичната намотка се държи като индуктор. През него започва да тече магнетизиращ ток, който се увеличава с времето. Именно поради този ток трансформаторът не може да предаде постоянно напрежение към вторичната намотка. Освен това връзката между първичната и вторичната намотка е несъвършена. Има индуктивност на утечка. Тази индуктивност също съхранява енергия. От казаното става ясно, че за свързване на първичната намотка на трансформатора към източника на захранване итогава не можете просто да го изключите. Това ще доведе до скок на напрежението в момента на изключване (силата на тока през индуктивността не може да се промени рязко, повече за това в статията за индукторите) и повреда на превключвателя на захранването.
Необходимо е да се предвиди специална верига за размагнитване, през която да протича токът след затваряне на захранващия превключвател, в който ще се образува напрежение с обратна полярност, което ще позволи да се отклони енергията, натрупана в индуктивността на първичната намотка и индуктивността на утечката.
Размагнитване на ядрото на трансформатора
За да се осигури надеждно размагнитване на сърцевината на трансформатора без външна помощ (без прилагане на външно размагнитващо напрежение), в сърцевината е осигурена малка междина (0,1 - 0,2 mm). Без тази празнина сърцевината е намагнетизирана по протежение на средната си магнитна линия. Магнитното поле се завърта и се поддържа. Оказва се такъв затворен постоянен магнит. Ако има празнина, тогава цялата енергия изглежда се натрупва в тази празнина, тъй като нейната магнитна проводимост е с няколко порядъка по-ниска от магнитната проводимост на материала на сърцевината. Получава се като бент на буйна река. В празнината няма феромагнитен материал. Няма нищо за магнетизиране. Така че там магнитното поле веднага спада, щом токът през намотката намалее.
Размагнитваща намотка
За да може енергията, натрупана в магнитното поле, да има къде да отиде след отваряне на превключвателя на захранването, е предвидена демагнетизираща намотка L6. Той е включен, така че токът през него да отива към силовите вериги, връщайки им енергия. Тоест на плюса на захранването се подава още по-положително напрежение.
Как помага това навиване? В идеална ситуация индукторът не се интересува коя намотка течетекущ. Основното е, че индукцията (степента на намагнитване) е постоянна. Тоест, токът може да тече от една намотка към друга. Ако в същото време индукцията не се промени, тогава не се изисква подаване / отстраняване на енергия. Например, ако имаме две намотки от 20 и 40 навивки, тогава замяната на ток от 2 A в първата с ток от 1 A във втората няма да доведе до скокове на напрежението и може да се случи мигновено.
Горното е вярно за идеален трансформатор. В реални условия има и индуктивност на утечка между първичната и размагнитващата намотка, което предотвратява мигновеното протичане на ток от една намотка към друга. При отваряне на ключа все още се получава скок на напрежението, макар и не толкова голям, колкото ако нямаше размагнитваща намотка. Трудно е да се предвиди големината на този скок, тъй като обикновено не е възможно надеждно да се изчисли индуктивността на утечка. Но от общи съображения може да се твърди, че колкото по-голям е токът на натоварване, толкова по-голям е скокът на напрежението.Първо, колкото по-голям е токът, толкова по-силен е скокът, когато премине към друга намотка.Второ, колкото по-голям е токът, толкова по-дебел е първичният проводник, което увеличава индуктивността на утечка (свързване). Именно тази паразитна индуктивност ограничава максималната мощност на предните еднофазни захранващи вериги. Има красиво решение, което ви позволява напълно да елиминирате влиянието на тази индуктивност и да изградите захранващи устройства с такава мощност, каквато позволява превключвателят на захранването. Описано е в самия край на статията.
Демагнетизиращата намотка обикновено се навива директно под или над първичната, понякога проводниците на тези намотки са преплетени. Всичко това се прави, за да се намали индуктивността на утечката. Сравнително малък ток протича през размагнитващата намотка, така че да се извършва с тънък проводник.
[Брой завоиразмагнитваща намотка] = [Брой намотки на първичната намотка] * (1 - [Максимален работен цикъл]) / [Максимален работен цикъл]
[Максимално напрежение на превключване, V] = 1,3 * [Максимално входно напрежение, V] * (1 + [Максимален работен цикъл] / (1 - [Максимален работен цикъл]))
Ако не беше описаната по-горе индуктивност на утечка, коефициент от 1,3 нямаше да е необходим и затова правим случаен марж от 30%. Това обаче също не е достатъчно. Както може да се види от формулата, ако коефициентът на запълване клони към единица, тогава напрежението на превключвателя на захранването клони към безкрайност.
Принципът на действие на веригата
Когато ключът е затворен, входното напрежение се прилага към първичната намотка на трансформатора. На вторичната намотка се генерира напрежение. Разликата между напрежението на вторичната намотка и изхода се прилага към индуктора L1. Токът в индуктора се увеличава, индукторът натрупва енергия. Токът протича през веригитеS1във веригите на първичната и вторичната намотка на трансформатора. Функционирането на веригите на вторичната намотка е точно същото като функционирането на съответните вериги на преобразувател на пари, така че няма да ги разглеждаме.