 |
 |
 |
 |
К.ых = А Ubhx/A 1бых = А изых.р/Кус А 1вых. (3.1)
где AUbhx.p-изменение выходного напряжения ВПН от действия АТвых при разомкнутой цепи ОС; Кус - коэффициент усиления разомкнутой системы (вход ШИМ -выход ВПН).
Запишем соотношения для напряжений и токов в схеме рис. 3.1:
ивых.р = (Ua - ид -2др)/е, (3.2)
U, = (Ui-IiZi)/n-I,z„ (3.3)
Ui = Ub./2-U,.,h, (3.4)
где Ubhx.p - выходное постоянное напряжение ВПН при разомкнутой цепи ОС; U2 - амплитуда импульсного напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора Тр; Ид - падение на-пряжения на диодах VD1, VD2; 1вых - выходной постоянный ток ВПН; Zflp-омическое сопротивление дросселя Др; Э - скважность импульсов напряжения U2, равная Т/21и; U - длительность импульсов напряжения U2; Ui - амплитуда импульсного напря-жения на выводах первичной обмотки трансформатора; Ii, I2 - амплитуды импульсных токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора; zi, Z2 - омические сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора; п - коэффициент трансфор мации трансформатора; Ubx-входное нестабилизированное по стоянное напряжение; Uk.b.h - падение напряжения между коллек тором и эмиттером транзисторов инвертора VT1, VT2 в режим насыщения.
На рис. 3.2 показаны времен ные диаграммы работы ВПН,гд Т Usr - напряжение ЗГ; Uyi, Uy2 - напряжения на входах усилите лей У1, У2; ieu 1б2 - токи в ба эах транзисторов VT1, VT2; i ГОК в первичной об.мотке транс Т форматора; Uj, U2 - напряжени на выводах первичной и вторич ной о-бмоток трансформатора. Длительности фронтов тока Ч и выбросы напряжения Ui (после Т окончания импульсов с длительностью t„) определяются индук-тивностью рассеяния Ls транс-- форматора. При величине Ls, равной десяткам микрогенр (приведенной к первичной обмот-
t ВПН
Рис. 3.2. Эпюры напряжений и токов в
ке), при токе Ii в единицы ампер и напряжении Ui в десятки вольт длительность фронтов мгновенного значения тока ii достигает единиц микросекунд.
На диаграммах токов iei, 1б2 после окончания положительных отпирающих импульсов с амплитудой 1бо показаны отрицательные лмпульсы запирающего базового тока с амплитудой Ь.з, длительность которых определяется временем рассасывания tp накопленного заряда.
Как следует из рис. 3.2, tH==ty-ftp (ty - длительность импульса управления). При этом выражение для скважности импульсов записывается в виде:
e = T/2(t, + tp). (3.5)
Учитывая формулы (3.2 ~ 3.5) и соотношения:
А вых = вых ~ -вых» А вых.р = Ujjyp - Ujjjjjj р,
e = T/2(ty+t;), e" = T/2(ty-t-t;)
(одним штрихом обозначены максимальные, двумя - минималь-чые значения), представим формулу (3.1) в следующем виде:
*вых о -д
V 2п " п
Т / „
уо 1Г ( вых ~~ вых)
и;.э.н л
2п -выхо - -ид
(ty+t;)
(3.6)
Где Го -суммарное омическое сопротивление, Го = Г1/п2 + Г2-ЬГдр.
Формула (3,6) справедлива для режима с непрерывным протеканием тока через дроссель, когда амплитуда тока холостого хода дросселя меньше минимального тока нагрузки (1хх<1"еых). Этот режим в ВПН, как правило, соблюдается. При режиме с прерывистыми токами в дросселе (1хх>Гвых) выходное сопротивление Квых значительно возрастает.
Для определения параметра tp воспользуемся известным соотношением
t =тн1п-1±Ь--, (3.7)
1вьд(1-ан)/пан + 1б.з
где тн - постоянная времени накопления заряда; Он - коэффициент передачи тока эмиттера в коллектор при нормальном включении транзистора.
Рассчитаем ряд значений Rbhx по формуле (3.6) при следующих значениях постоянных величин: Uex=150 В; п = 17; Го =
=5 мОм; ty=13 мкс; 1=40 мкс; Кус=36; Гвых=100 А; 1"вых= =10 А; 1бо=1 А; 1б.з = 0,2 А; тн=3 м«с; ан=0,95. Результаты расчетов Нвых:
Параметр
Значение параметра
0,54 | 0,52 | 0,41 | 0,24 |
tp, мкс t"p, мкс
ик.э.н, В . . . и к.э.в, В . . .
ид, в . . . . и"„, в . . . .
Квых, мОм
Из приведенных расчетов можно сделать следующий вывод: Изменяемый параметр Диапазон увеличения Квых, %
и„.з.н................... *
U„...................24
tp....................56
Таким образом в разобранном примере расчета наибольшее влияние на увеличение Квых оказывает изменение tp. Если диапазоны увеличения Квых от изменений Ик.э.п и Пд зависят, в основном, от свойств полупроводниковых приборов, то увеличение Квых
из-за изменения tp в значительной степени зависит от соотношения токов 1бо и 1б.з и, следовательно, может изменяться в зависимости от построения усилителей У1, У2.
Уменьшения составляющей Квых, обусловленной изменением tp, можно достичь автоматической регулировкой степени насыщения транзистора или форсированием рассасывания накопленного в нем заряда.
Форсированное рассасывание предполагает создание в момент закрывания транзистора значительного по амплитуде обратного, базовоГо закрывающего тока Ь.з. При этом накопленный заряд рассасывается за малое время tp, небольшое изменение которого в зависимости от тока 1вых незначительно влияет на величину. Квых. На рис. 3.3 приведена расчетная кривая зависимости Квых от 1б.з при вышеприведенных значениях величин, входящих в формулы (3.6, 3.7). Из рисунка следует, что увеличение Ь.з от 0,25 до 1,5 А снижает Квых более, чем в 2 раза.
3.2. ДИН.ЛМИЧЕСКИЕ НЕСТАБИЛЬНОСТИ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ВПН
Опишем подробней перечисленные в начале этой главы три группы динамических нестабиль-ностей.
Переходными процессами во
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1ц,1\
Рис. 3.3. Зависимость Квых ОГ 1б
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [ 11 ] 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53