Для питания аппаратуры от источника постоянного напряжения (аккумуляторы, солнечные батареи, базовое питание судовых систем автоматики) используются транзисторные преобразователи напряжения. Они позволяют получить от одного источника несколько напряжений, различных по величине и полярности и гальванически развязанных друг от друга и от шин первичного питания.
По назначению преобразователи делятся на нерегулируемые и регулируемые. Нерегулируемые преобразователи обеспечивают гальваническую развязку и изменение напряжения в заданном постоянном соотношении; по сути, они представляют собой трансформаторы постоянного напряжения. Регулируемые преобразователи обеспечивают непрерывное изменение выходного напряжения в соответствии с управляющим воздействием; если это воздействие формируется цепью ООС по напряжению, получаем стабилизирующий преобразователь.
Преобразователи напряжения бывают однотактные и двухтактные. Однотактные содержат один транзисторный ключ, двухтактные – два ключа, коммутирующиеся в противофазе.
По способу возбуждения различают преобразователи с самовозбуждением и с независимым возбуждением. Преобразователи с самовозбуждением представляют собой автогенераторы с трансформаторной ПОС. Преобразователи с независимым возбуждением содержат маломощный задающий генератор и ключевой усилитель мощности.
 |
На рис. 7.26 приведены схемы однотактных преобразователей. Наиболее широко известны два типа однотактных преобразователей: с прямым включением выпрямительного диода (прямоходовые) и с обратным включением выпрямительного диода (обратноходовые).
 |
Рассмотрим работу прямоходового преобразователя (рис. 7.26, а). Когда транзистор VT1 включен, напряжение Uвх прикладывается к первичной обмотке трансформатора w1. Диод VD2 открыт; энергия, переданная во вторичную обмотку w2, передается в нагрузку и запасается дросселем L. После запирания транзистора энергия, запасенная дросселем, передается в нагрузку через диод VD3, а энергия, запасенная трансформатором, возвращается в источник питания через размагничивающую обмотку wp. Для того чтобы выходное напряжение не зависело от тока нагрузки, дроссель должен работать в режиме непрерывных токов; в этом случае выходное напряжение Uвых линейно зависит от коэффициента заполнения γ. Если принять характеристики всех элементов идеальными, то
Так как в установившемся режиме энергия, запасенная на интервале открытого состояния транзистора, должна быть полностью возвращена в источник питания, то максимальное значение γmax зависит от соотношения витков w1 и wp. Чем больше отношение w1/wp, тем быстрее происходит размагничивание трансформатора, следовательно, тем больше γmax. Однако при этом происходит увеличение напряжения на закрытом транзисторе:
 |
В обратноходовом преобразователе (рис. 7.26, б) при отпирании транзистора VT1 напряжение Uвх прикладывается к первичной обмотке w1, и происходит накопление энергии в магнитной системе трансформатора. Полярность напряжения на вторичной обмотке такова, что диод VD1 заперт. По сути дела, трансформатор здесь является дросселем и выполняет такие же функции, как и дроссель L в схеме рис. 7.24; разница лишь в добавлении вторичной обмотки, обеспечивающей гальваническую развязку. После запирания транзистора изменяется полярность напряжения на обмотках трансформатора, открывается диод VD1 и накопленная энергия передается в нагрузку. Среднее значение выходного напряжения
Основные схемы двухтактных преобразователей напряжения – со средней точкой, мостовая и полумостовая.
В схеме со средней точкой (рис. 7.27, а) транзисторы VT1 и VT2 открываются противофазно, их отпирающие импульсы должны иметь одинаковый коэффициент заполнения γ для исключения подмагничивания трансформатора. Необходимо соблюдать условие γ £ 0,5; в противном случае возникают моменты времени, когда оба транзистора открыты одновременно, что означает короткое замыкание первичной обмотки трансформатора. Напряжение на запертых транзисторах равно 2Uвх (если не принимать во внимание возможные кратковременные коммутационные выбросы, которые подавляются введением демпфирующих цепей). К вторичной обмотке может быть подключена любая двухполупериодная выпрямительная схема. В регулируемом преобразователе фильтр должен быть типа LC для того, чтобы выходное напряжение было пропорционально γ. В нерегулируемом преобразователе из-за практически прямоугольной формы вторичного напряжения требования к фильтру весьма снижены; как правило, достаточно одного конденсатора, который выполняет в основном сглаживание пульсаций, вызванных резкими изменениями тока нагрузки.
Схема мостового преобразователя (рис. 7.27, б) отличается тем, что одновременно открываются транзисторы VT1 и VT4, а противофазно им – транзисторы VT2 и VT3. Остальные процессы аналогичны, поэтому выпрямитель и фильтр не показаны. Напряжение на запертых транзисторах равно Uвх.
В полумостовой схеме (рис. 7.27, в) транзисторы VT1 и VT2 открываются противофазно. Одинаковые конденсаторы С1 и С2 образуют емкостной делитель напряжения. В средней точке делителя напряжение должно изменяться за полпериода частоты коммутации f незначительно; для этого необходимо выполнение условия
где I1 – среднее за полупериод значение тока первичной обмотки трансформатора. Напряжение на закрытом транзисторе равно Uвх. Напряжение на первичной обмотке трансформатора равно Uвх/2, поэтому ток транзистора при одинаковой мощности в нагрузке будет вдвое больше, чем в схеме со средней точкой и в мостовой схеме. Достоинством полумостовой схемы является принципиальное отсутствие подмагничивания трансформатора.
 |
Примеры простейших преобразователей напряжения с самовозбуждением приведены на рис. 7.28.
Рассмотрим процессы в однотактном преобразователе с обратным включением диода (рис. 7.28. а). При подаче напряжения питания через резистор Rсм на базу транзистора VT поступает отпирающий потенциал. Транзистор открывается, и через первичную обмотку трансформатора протекает ток, который вызывает нарастание магнитного потока в магнитопроводе трансформатора. Возникающее при этом напряжение трансформируется в базовую обмотку, полярность подключения которой обеспечивает ПОС. Возникает регенеративный процесс, приводящий к насыщению транзистора. Далее ток коллектора Iк линейно нарастает, и когда он достигнет максимально возможной величины Iк max = h21эIб, нарастание магнитного потока прекратится, полярность напряжений на обмотках трансформатора изменится на противоположную, и произойдет обратный регенеративный процесс запирания транзистора.
Трансформатор в этой схеме работает с подмагничиванием, что требует увеличения его габаритов. Кроме того, недостатком схемы является зависимость тока коллектора Iк max, а следовательно, и выходного напряжения, от статического коэффициента передачи тока транзистора h21э . Поэтому параметры источника питания будут значительно отличаться при использовании различных экземпляров транзисторов.
В двухтактном преобразователе (рис. 7.28, б) при включении напряжения питания транзистор VT2 благодаря наличию цепи смещения Rсм, Rб начинает отпираться. Возникает регенеративный процесс, аналогичный описанному при рассмотрении однотактного преобразователя. Транзистор VT2 насыщается, транзистор VT1 заперт обратным напряжением база-эмиттер.
Переключение транзисторов произойдет по одной из следующих причин:
1) прекращение нарастания магнитного потока вследствие достижения предельного значения коллекторного тока, что приводит к выходу транзистора VT2 из насыщения; при этом предполагается, что сердечник трансформатора не насыщается;
2) прекращение нарастания магнитного потока вследствие насыщения сердечника трансформатора; для того чтобы эта причина была преобладающей, выбирают сердечник с прямоугольной петлей гистерезиса.
В любом случае вследствие прекращения роста магнитного потока уменьшаются наведенные в обмотках трансформатора напряжения, что приводит к регенеративному процессу, запирающему VT2 и отпирающему VT1. В дальнейшем процессы повторяются, и на вторичной обмотке трансформатора устанавливается переменное напряжение прямоугольной формы.
Транзисторные преобразователи напряжения являются основой современных источников питания с бестрансформаторным входом. Подобные источники широко применяются в изделиях массового производства, например, в персональных компьютерах, аудио- и видеотехнике.
Промышленность выпускает специализированные микросхемы, предназначенные для управления преобразователями напряжения. Такие микросхемы называют ШИМ-контроллерами. Примером может служить микросхема LM5021, разработанная для применения в прямоходовых и обратноходовых однотактных преобразователях с питанием от сети
220 В и рассчитанная на работу с внешним МОП-транзистором. На рис. 7.29 показана упрощенная схема включения LM5021 в обратноходовом преобразователе. Рабочая частота в диапазоне 50 – 1000 кГц устанавливается резистором, подключенным к выводу RT. Время плавного запуска определяется емкостью конденсатора, подключенного к выводу SS. В дополнение к традиционным узлам защиты от перегрузок и перегрева LM5021 содержит токовую защиту с автоматическим возобновлением работы после устранения перегрузки. Цепь ООС выполняется с
гальванической развязкой; для этой цели обычно применяются оптопары.
Геллер Б.Л. КГТУ 2010
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника и микропроцессорная техника: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2005. – 790 с.
2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. – М.: Мир, 1982 – 512 с.
3. Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем. – М.: Радио и связь, 1985. – 304 с.
4. Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах. – Л.: Энергоатомиздат, 1988. – 304 с.
5. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС: пер. с англ. – М.: Мир, 1985. – 572 с.
6. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: пер. с англ. — М.: Мир, 1998. 704 с.
7. Джонс М.Х. Электроника – практический курс. – М.: Техносфера, 2006. – 512 с.
8. Джонсон Д., Джонсон Дж., Мур Г. Справочник по активным фильтрам: пер.с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 128 с.
9. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 304 с.
10. Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы: справочник. – М.: Радио и связь, 1987. – 352 с.
11. Гальперин М. В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике. – М.: Энергоатомиздат, 1987.– 320 с.
12. Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства: справочник. — М.: Радио и связь, 1984. – 400 с.
13. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; под ред. С.В. Якубовского. – М.: Радио и связь, 1989. – 496 с.
14. Вениаминов В.Н., Лебедев О.Н., Мирошниченко А.И. Микросхемы и их применение: справочное пособие. – М.: Радио и связь, 1989. – 240 с.
15. Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры: справочник / Г.С. Найвельт, К.Б. Мазель, Ч.И. Хусаинов и др.; под ред. Г.С. Найвельта. – М.: Радио и связь, 1985. – 576 с.
1. ЛИНЕЙНЫЕ преобразователи сигналов В АППАРАТУРЕ СУДОВОЙ АВТОМАТИКИ.. 5
1.1. Схемотехника и характеристики операционных усилителей.. 5
1.2. Основные схемы включения операционных усилителей.. 17
1.3. Линейные преобразователи сигналов на базе ОУ.. 20
1.4. Активные фильтры.. 31
1.5. Усилители мощности.. 45
2. НЕЛИНЕЙНЫЕ преобразователи сигналов.. 58
2.1. Назначение и принципы построения. 58
нелинейных преобразователей сигналов. 58
2.2. Логарифмические усилители.. 59
2.3. Ограничители сигналов. 61
2.4. Прецизионные выпрямители.. 65
2.5. Амплитудные детекторы.. 68
2.6. Перемножители сигналов. 69
2.7. Функциональные преобразователи сигналов. 77
с произвольной передаточной характеристикой.. 77
3. КЛЮЧЕВЫЕ преобразователи сигналов.. 80
3.1. Электронные ключи.. 80
3.2. Коммутаторы сигналов. 86
3.3. Компараторы.. 91
3.4. Устройства выборки-хранения. 97
3.5. Фазочувствительные выпрямители.. 100
4. ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ. 104
4.1. Основные положения алгебры логики.. 104
4.2. Логические элементы.. 105
4.3. Классификация и основные параметры цифровых микросхем.. 107
4.4. Анализ и синтез комбинационных схем.. 117
4.5. Типовые комбинационные схемы.. 123
4.6. Последовательностные схемы.. 132
4.7. Примеры применения последовательностных схем.. 143
4.8. Синтез последовательностных схем.. 145
5. ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ.. 148
5.1. Общие сведения о генераторах. 148
5.2. Импульсные генераторы.. 149
5.3. Генераторы синусоидальных сигналов. 166
5.4. Кварцевые генераторы.. 173
5.5. Функциональные генераторы.. 177
6. преобразователи вида сигнала для целей.. 182
измерения и передачи информации.. 182
6.1. Преобразователи сопротивления в напряжение. 182
6.2. Преобразователи напряжения в частоту и частоты в напряжение. 184
7. ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ 191
7.1. Общие характеристики источников вторичного электропитания. 191
7.2. Типовые структурные схемы источников вторичного электропитания. 194
7.3. Выпрямители источников вторичного электропитания. 197
7.4. Сглаживающие и помехоподавляющие фильтры.. 204
7.5. Непрерывные стабилизаторы напряжения. 207
7.6. Импульсные стабилизаторы.. 216
7.7. Транзисторные преобразователи напряжения. 220
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 226
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9484 — 
| 7456 — 
или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Бесплатная техническая библиотека:
▪ Все статьи А-Я
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
▪ Новости науки и техники
▪ Журналы, книги, сборники
▪ Архив статей и поиск
▪ Схемы, сервис-мануалы
▪ Электронные справочники
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Голосования
▪ Ваши истории из жизни
▪ На досуге
▪ Случайные статьи
▪ Отзывы о сайте
Справочник:
▪ Большая энциклопедия для детей и взрослых
▪ Биографии великих ученых
▪ Важнейшие научные открытия
▪ Детская научная лаборатория
▪ Должностные инструкции
▪ Домашняя мастерская
▪ Жизнь замечательных физиков
▪ Заводские технологии на дому
▪ Загадки, ребусы, вопросы с подвохом
▪ Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
▪ Искусство аудио
▪ Искусство видео
▪ История техники, технологии, предметов вокруг нас
▪ И тут появился изобретатель (ТРИЗ)
▪ Конспекты лекций, шпаргалки
▪ Крылатые слова, фразеологизмы
▪ Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
▪ Любителям путешествовать — советы туристу
▪ Моделирование
▪ Нормативная документация по охране труда
▪ Опыты по физике
▪ Опыты по химии
▪ Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
▪ Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
▪ Охрана труда
▪ Радиоэлектроника и электротехника
▪ Строителю, домашнему мастеру
▪ Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
▪ Чудеса природы
▪ Шпионские штучки
▪ Электрик в доме
▪ Эффектные фокусы и их разгадки
Техническая документация:
▪ Схемы и сервис-мануалы
▪ Книги, журналы, сборники
▪ Справочники
▪ Параметры радиодеталей
▪ Прошивки
▪ Инструкции по эксплуатации
▪ Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Бесплатный архив статей
(150000 статей в Архиве)
Алфавитный указатель статей в книгах и журналах
Бонусы:
▪ Ваши истории
▪ Загадки для взрослых и детей
▪ Знаете ли Вы, что.
▪ Зрительные иллюзии
▪ Веселые задачки
▪ Каталог Вивасан
▪ Палиндромы
▪ Сборка кубика Рубика
▪ Форумы
▪ Карта сайта
Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов
Техническое обеспечение:
Михаил Булах
Программирование:
Данил Мончукин
Маркетинг:
Татьяна Анастасьева
При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua
сделано в Украине
Простейшие схемы однотактных преобразователей
На рис. 4.7-4.9 приведены довольно простые схемы, которые нередко используются для питания стробоскопической или маломощной люминисцентной лампы в конструкциях, где не предъявляются высокие требования к параметрам, а главным является низкая цена.
Такие устройства могут найти немало и других применений, например, в качестве первичного повышающего напряжение преобразователя для электрошокового устройства. Они позволяют из постоянного напряжения 3. 15 В получать 400 В и более.
Самый простой преобразователь можно выполнить по одноактной схеме. Принцип работы ее основан на свойстве индуктивности накапливать энергию, когда протекает через обмотку ток (при открытом состоянии ключа), а при закрывании ключа — отдавать в нагрузку через вторичную обмотку. Такой режим работы схемы обеспечивается при соответствующей фразировке включения вторичной обмотки. За счет работы преобразователя на повышенной частоте конструкция трансформатора получается малогабаритной.
На рис. 4.7 показана схема преобразователя, выполненного на одном мощном универсальном транзисторе 2N3055 (отечественные аналоги КТ819ГМ, КТ8150А). Подойдут также и другие мощные n-p-n транзисторы с допустимым напряжением Uкэ>80 В и током Iк>2 А. Диод VD1 предохраняет переход эмиттер-база транзистора от воздействия большого обратного напряжения. Этот диод должен быть быстродействующим, например, из серии 1N4007 или КД247. Диод 1N4S4S может быть заменен двумя включенными последовательно диодами КД257Д.
Рис. 4.7. Схема преобразователя для питания стробоскопической лампы
В схеме можно использовать транзистор и другой проводимости. Потребуется только изменить полярность подачи напряжения и включения диода VD1.
Резистор R1 обеспечивает нужное положение рабочей точки транзистора и его величину надо подбирать. Резистор R2 ограничивает ток диода VD2 при зарядке конденсатора С3.
Конденсатор С2 подойдет любой неполярный (от него зависит рабочая частота преобразователя). Лучше выбирать частоту не менее 10. 30 кГц. А если схема будет работать со стробоскопической лампой, конденсатор С3 должен быть рассчитан на длительную работу с большими пульсациями тока, например типа МБМ или взять более современные, изготовленные на основе полистироловой пленки. К78-17,К71-7идр.
Для изготовления трансформатора Т1 подойдет броневой магнитопровод БЗО. Намотка выполняется проводом ПЭЛ. Обмотки 1 и 2 содержат по 18 витков проводом диаметром 0,51 мм (обмотка 1 может быть выполнена более тонким проводом — 0,13 мм), 3 — 350 витков проводом 0,13 мм (число витков во вторичной обмотке зависит от необходимой величины напряжения).
Если от схемы требуется длительная работа, транзистор VT1 должен быть установлен на радиатор.
Схема, показанная на рис. 4.8, является вариантом предыдущей. Она предназначена для питания малогабаритной переносной люминесцентной лампы от 8 батареек АА).
Рис. 4.8. Схема для питания переносной люминесцентной лампы
Трансформатор Т1 имеет следующие намоточные данные: обмотка 1 — 15 витков проводом диаметром 0,14 мм, 2 — 20 витков (0,51 мм), 3 — 350 витков (0,14 мм). Магнитопровод можно взять такой же, как и для схемы, приведенной выше, или от применяемых в цветных телевизорах импульсных трансформаторов.
Однотактный преобразователь можно выполнить и на полевом ключе, как это показано на рис. 4.9.
Рис. 4.9. Преобразователь на полевом транзисторе
Делитель из резисторов R1-R2 обеспечивает такое начальное положение рабочей точки на выходной характеристике транзисторов, при которой возникает автогенерация.
Так как все приведенные выше схемы работают при относительно небольших токах, магнитопровод трансформатора обычно не входит в область насыщения и выполнять зазор между сердечниками нет необходимости.
Лучших характеристик от преобразователя удается добиться применением специализированных микросхем.
Смотрите другие статьи раздела Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы.
Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.
Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:
Оставьте свой комментарий к этой статье:
Комментарии к статье:
Гаврила
Очень хорошая и грамотная статья, а главное коротко и по делу. Побольше бы таких.
♥ Однотактная схема ИБП, это преобразователь переменного напряжения сети (или постоянного напряжения аккумуляторной батареи) одной величины, в переменное, а затем выпрямленное, постоянное напряжение другой величины.
Такое название схема получила потому, что содержит один ключевой элемент и один рабочий такт (когда транзистор открыт) по накоплению магнитной энергии в ферритовом сердечнике трансформатора. Перемагничивание сердечника происходит пассивно (когда транзистор закрыт), без участия ключевого транзистора.
♥ Простая схема однотактного генератора с самовозбуждением изображена на рисунке.
Она состоит из выпрямителя (Д1-Д4) с конденсатором фильтра С1, генератора ВЧ напряжения на транзисторе Т и ферритовом трансформаторе Тр, выпрямителя вторичного напряжения Д7 с сглаживающим конденсатором С6.
♥ Само преобразование напряжения происходит на ферритовом трансформаторе Тр. Выходное напряжение преобразователя зависит от соотношения витков в первичной и вторичной обмоток.
Схема такого автогенератора применяется в простых и маломощных импульсных источниках питания, мощностью до 10 — 50 ватт.
♥ Однотактные ИБП могут быть с «обратным» и «прямым» включением выпрямительного диода во вторичной цепи. Ферритовый трансформатор выполняет функции индуктивного накопителя энергии.
♥ В простом однотактном, автогенераторном преобразователе напряжения с «обратным» включением выпрямительного диода (на рисунке), процесс накопления индуктивной энергии в трансформаторе и передача этой энергии в нагрузку разнесены во времени. При обратном включении выпрямительного диода на выходе схемы – передача энергии из первичной цепи во вторичную идет во время , когда транзистор закрыт.
♥ Рассмотрим работу схемы автогенератора ИБП с "обратным " включением диода.
Каждый период автоколебания состоит из двух интервалов времени:
Т = tн + tи где:
tн – время накопления магнитной энергии (транзистор открыт);
tи – время передачи индуктивной энергии, накопленной в ферритовом сердечнике, в нагрузку (транзистор закрыт).
♥ При включении питающего напряжения U, через входную цепь транзистора, протекает ток смещения, определяемый сопротивлением резистора базового смещения R2 (эпюра 1).
Транзистор приоткрывается, в результате чего течет ток коллектора через первичную обмотку трансформатора w1 (эпюра 2).
♥ Начинается этап накопления энергии в индуктивности трансформатора. Появляется наведенный ток в базовой обмотке wб, который поддерживает и увеличивает ток базы, а соответственно и ток коллектора транзисторного ключа. В это время ток во вторичной обмотке протекает через конденсатор С5.
♥ При достижении тока насыщения в цепи коллектора транзистора Т — прекращается нарастание магнитной энергии в сердечнике.
Магнитная энергия сердечника начинает убывать. На всех обмотках трансформатора Тр возникает ЭДС самоиндукции в обратной полярности от предыдущего значения.
Напряжение на базовой обмотке меняет полярность. На базе относительно эмиттера появляется минус, транзистор закрывается.
♥ Напряжение на обмотке w2 также меняет полярность. Начинается передача накопленной в ферритовом сердечнике индуктивной энергии во вторичную обмотку трансформатора. Открывается диод Д7, через него проходит ток заряда конденсатора С6 и ток в нагрузку (эпюра 3).
В период паузы (транзистор открыт, диод Д7 закрыт), напряжение на выходе поддерживается за счет разряда конденсатора С6 (эпюра 4).
♥ В момент, когда транзистор закрыт, начинается перезаряд конденсатора С4 (по цепочке: + питания, R2, С4, R5, базовая обмотка, — питания) и потенциал базы транзистора постепенно возрастает, по экспоненциальному закону до тех пор, пока не откроется переход эмиттер – база транзистора и в цепи потечет ток коллектора транзистора.
Процесс накопления и передачи магнитной энергии из первичной цепи во вторичную цепь повторяется.
В данной схеме при закрывании транзистора на его выводах Э – К, из за напряжения самоиндукции в первичной обмотке трансформатора, возникает высокое напряжение. Особенно значительно напряжение Uэк при холостом ходе (в момент закрывания транзистора).
♥ Применяют различные способы снижения выбросов напряжения на коллекторе транзистора:
— включаются RC цепочки параллельно первичной обмотке трансформатора (это С2, R3, Д5 и С3, R4),
— конденсатор C5 в цепи вторичной обмотки и другие технические решения.
♥ Существенным недостатком однотактной схемы питания является большое напряжение самоиндукции, наводимое в первичной обмотке трансформатора, превосходящее входное напряжение питания Eп в 2-4 раза.
В таких схемах нужны транзисторы, имеющие высокое рабочее напряжение коллектор – эмиттер, равное 700-1000 вольт.
Выходное напряжение Uн на нагрузке, определяется коэффициентом заполнения импульсов (соотношением времени открытого и закрытого состояния ключевого транзистора Т1).
Также используется система широтно-импульсного управления (ШИМ) в цепи базы транзистора.
♥ Особенность работы преобразователя с «прямым» включением выпрямительного диода во вторичной цепи, заключается в том, что передача энергии из первичной цепи во вторичную цепь передается в то время, когда транзистор открыт. Когда ключевой транзистор Т1 открыт, через первичную обмотку трансформатора протекает ток, который наводит переменное напряжение во вторичной обмотке.
Электрическая энергия идет в нагрузку и одновременно заряжает конденсатор С6. Затем, когда транзистор закрывается, конденсатор С6 отдает накопленную энергию в нагрузку.
♥ При закрывании транзистора на элементах схемы возникают перенапряжения, особенно значительные при малых токах нагрузки. Для исключения возможного пробоя транзистора и диода, применяют включение блокировочных конденсаторов в первичной (С3, R4) и вторичной (С5) обмотках трансформатора.
Из-за большого напряжения самоиндукции возможен пробой между витками первичной обмотки трансформатора.
Схемы автогенераторов с «прямым и обратным» включением выпрямительного диода во вторичной обмотке похожи, за исключением некоторых особенностей схемы.
Плюсы и минусы однотактной схемы генератора с самовозбуждением.
Плюсы:
— один ключевой транзистор в схеме,
— схема проще, чем двухтактная.
Минусы:
— намагничивание ферритового сердечника происходит только в одной полярности (пассивное размагничивание) вследствие чего не полностью используется магнитная индукция сердечника. Необходим немагнитный зазор в ферритовом сердечнике.
— при среднем токе потребления от сети, ток через ключевой транзистор больше в n-раз и потому необходимо выбирать транзистор с заведомо большим максимальным током.
— выбирается транзистор с Uкэ = 3 Uпит.
— возникают большие перенапряжения на элементах схемы.
— необходимо применять специальные меры защиты от перенапряжения в первичной обмотке трансформатора.
На практике в основном применяется схема автогенератора с «обратным» включением выпрямительного диода.
