 |
 |
 |
 |
Определим параметры фильтра при изменяющихся величинах вых. Введем ограничение (C1 + C2) (L1 + L2) = 10-, что соответст-чует реально необходимому коэффициенту сглаживания фильтра при амплитуде выходных импульсов на фильтре в десятки вольт, 1ульсациях на выходе фильтра в десятки милливольт и частоте коммутации в импульсном стабилизаторе в десятки килогерц.
Цри этом условии получаем следующие зависимости парамет-,)0В фильтра от Z
Ci = 0,103-10-3/Z,„;)
Li = 0,484-10-3 2зь,х; I
С, = 4,9-10-6/23,,; \ (3.50)
Ц = 0,441-10-3 2, R = 4,037
Принимая, например 2вых = 50 мОм, получим Ci = 2,06-Юз ф, :2 = 0,Ы0-з ф, Li = 0,024-10-3 Гн, L2 = 0,022-Ю-з Гн; R = 0,2 Ом.
Если принять для однозвенного фильтра C=iCi + C2 = -2,16-10-3 ф; L = Li + L2=0,046-10-3 рн, R = 0,2 Ом, то при прочих равных условиях [31] получаем 7вых = 41,5 мОм, что меньше, ;ем в рассматриваемом примере для двуэвенного фильтра.
Из вышеизложенного следует, что при проектировании импульс-шх стабилизаторов минимального объема выбор типа выходного .С-фильтра при наличии импульсных изменений тока нагрузки должен сопровождаться расчетом динамического выходного сопро-[-ивления стабилизатора.
Переходные процессы в СВЭП с многозвенными контурами
Цепи питания ячеек-потребителей в современной мощной РЭА лредставляют собой разветвленную структуру из различных по "ечению, длине и конфигурации токоцроводов и конденсаторных рильтров.
В работе [35] проведен анализ многозвенных LC-контуров, да-Ы способы уменьшения динамических нестабильностей блокиро-.анием этих токопроводов конденсаторами.
Проанализируем схему цепей питания, показанную на рис. 3.14. Три работе генератора Г ток от источника Е замыкается через тровод питания, генератор, линию соединения его с нагрузками, ерез нагрузки HI и Н2 на «землю». На проводах питания развиваются напряжения, которые являются источником помех: разница ежду величинами напряжений на входах нагрузок равна раз-юоти падения напряжений между точками 1, 2 и 3, 4. Падение 1апряжения между точками 3 и 4 увеличивается при их удалении Фуг от друга и когда по проводам питания проходят большие ОКИ от других генераторов.
Другая причина возникновения помех заключается в следую-дем. Чтобы уменьшить взаимную паразитную связь проводов, их экранируют. Обычно оба конца экранов Э соединяют с «землей».
<Е С-- | |||||||||||
Рис. 3.14. Схема цепей питания (без блокирующих конденсаторов)
Рис. 3.16. Колебательный контур цепи питания
Рис. 3.15. Схема замыкания цепей токов питания конденсаторами
Экранирование будет тем более полным, чем ближе величина тока экрана к величине прямого тока соединения (оолярности их противоположны). В схеме (рис. 3.14 ток «земли» на участках между генератором и нагрузками отсутствует, и экраны практи-, чески не действуют.
Оба вида помех ухменьшаются, если между проводом питания вблизи точек подсоединения потребителей тока и «земли» вклю чить конденсатор С. Схема примет вид, показанный на рис. 3.15.,
Токи высокой частоты замыкаются теперь не через удаленный источник Е и подводящие провода питания, а через конденсатор С и экраны Э соединений генератора с нагрузками. Источник Е пропускает лишь низкочастотные составляющие тока, и падение напряжения на проводах питания резко уменьшается.
Рассмотренную ранее простейшую цепь питания можно пред-* ставить эквивадентньш контуром (рис. 3.16), где: R - постоянное сопротивление потребителя среднего тока нагрузки или некото рого дополнителшого резистора; I - приращение тока нагрузки; L - индуктивность проводов питания; С - емкость блокировоч ного конденсатора; Lo - индуктивность проводов между генератором тока I и конденсатором С.
Источник питания Е зашунтирован коротким замыканием.
Исследуем поведение схемы для разных функций тока I. Учитывая, что LoL, конденсатор С можно рассматривать по отно- шению к Lo как короткое замыкание. Тогда, полагая R очень большим для любой функции I, напряжение на Lo
Uo = Lodi/dt. (3.51)
Последовательный контур LqC имеет малое затухание, и на частотах тока I, близких к собственным его частотам, возможны резонансные явления, не сопровождающиеся повышением напряжения на контуре. Формула (3.51) дает максимальные величины Uo при самых быстрых изменениях I-на фронтах передаваемых, сигналов.
Для сигналов, имеющих короткие фронты, большой ток I и малое напряжение, а следовательно, требующие малого Uo, обычно трудно обеспечить нужную величину Lq. Тогда делают несколько (п) параллельных проводов питания, индуктивность каждого 52
из которых можно определить как пЦ. Провод между генерато-jOM тока I и конденсатором С иногда целесообразно выполнить li виде линии с распределенными параметрами и волновым соп-.ютивлением W. Поскольку эта линия разомкнута около нагрузки, 2 конденсатор С создает короткое замыкание, то
Uo = 2IW. (3.52)
Определив величину Lo или W и приняв Lo = 0 (пунктир на зис. 3.16), можно найти напряжение и на параллельном конту-ое RCL.
Условимся, что функция I имеет перепады. В зависимости от оотношения величин R, С и L режим может быть колебательным !ли апериодическим.
Колебательный режим получается при R>0,5]/L/C, т. е. ;>L/4R2. Тогда и = 1 (е«sin co,t)/coiC, где a=l/2RC.
Для колебательного режима (R;» "KL/C), coil/lLC и u«* =»I j/L/C-sint/lLC с периодом колебаний T = 2nVLC.
Функция напряжения достигает максимума через время Тм~ ~1,5VLC от начала действия I
U„ = I"KL/C. (3.53)
В критическом режиме при R = 0,5]/L/C, т. е. C = L/4R2, напряжение имеет вид u = Ite~=VC. Функция и имеет максимум при t = TM=--l/a = 2RC;
= 0,735 IR. (3.54)
В апериодическом режиме, когда R<C0,5L/C и C<CL/4R2, a = IR(e-Rt/i--e-t/RC) и L/R>RC. При этом
USIR. (3.55)
и в момент Tm~2RC. В практических случаях, если R определяется средним током элементов, т. е. R = E/Icp, процесс будет колебательным. Действительно, обычно 1= (0,2 ... 1)1ср, U„= (0,01 ... ..0,05)Е и тогда pLo/C= (0,01...0,25)R, что значительно меньше 2R.
По выражению (3.53) легко установить, что при линейном возрастании I увеличение блокировочной емкости должно иметь квад-ратический характер при неизменной величине L или линейно возрастать принейном же уменьшении L. При больших токах 1 принимают специальные конструктивные меры для снижения L, Чтобы емкость С не стала бы недостижимо велика.
Исследуем работу контура LC при прохождении через него синусоидального тока амплитудой 1м и частотой со. Такой режим интересен лишь для условия колебаний: в апериодической цепи величина и не будет превышать значений, вычисленных по (3.54) и (3 55).
При частотах со, много больших -или меньших собственной частоты контура 0)1 = 1/"KlC, напряжение и также не превышает вели-
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