ДВУХТАКТНАЯ ПОЛУМОСТОВАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Возможны два варианта использования такой схемы в бытовой РЭА: в режиме самовозбуждения и с внешним запуском. Первый вариант может быть рекомендован для сравнительно недорогих устройств, так как в них трудно организовать надежную защиту транзисторов от аварийных режимов. Второй вариант предпочтителен для высококачественной полупрофессиональной аппаратуры.
Рис. 9. Схема двухтактного полумостового преобразователя с самовозбуждением (а) и эквивалентная схема частотно-задающей цепи (б)
На рис. 9 изображена принципиальная схема полумостового преобразователя с самовозбуждением. Работа подобных преобразователей подробно описана в [1, 3].
Заметим, что для ИИЭ, работающих от сети, совершенно недопустимо использование автоколебательных преобразователей, частота переключения которых определяется насыщением силового импульсного трансформатора, так как это приводит к аварийным режимам высоковольтных транзисторов, работающих на границе области безопасных режимов (ОБР) по току и напряжение коллектора. Поэтому в схеме рис. 9 предусмотрен дополнительный маломощный трансформатор Т1, насыщение которого определяет частоту автоколебаний преобразователя. Приведем основные расчетные соотношения для такого преобразователя [1].
Размах тока открытого транзистора
IKmax= 2I2 U2/nп(Uвх — 2UKон) (10)
где I2, U2 — ток и напряжение нагрузки, Uвх — напряжение на входе преобразователя; nп — его КПД, UкЭя — напряжение насыщения транзисторов.
Частота преобразователя
F = U1 104/4w1BmQcmKc, (11);
где Ui — амплитуда напряжения на первичной обмотке трансформатора Tl; Wi — число витков обмотки; Вт — индукция насыщения материала магнитопровода 77, в теслах; Qcm — сечение магнитопровода, в квадратных сантиметрах; Kс — коэффициент заполнения магнитопровода.
Размер магнитопровода силового трансформатора Т2 выбирают согласно формуле (11), магнитопровод трансформатора П обычно делают в виде ферритового кольца с внешним диаметрой 8 — 10 мм из материалов 1500 НМЗ, 2000 НМЗ, выпускаемых прв-мышленностью.
Число витков wl и напряжение Ui выбирают и основе анализа процессов, протекающих во входных цепях трам» зисторов VT1, VT2, эквивалентная схема которых приведена is рис. 9,6. С помощью резистора R1 во входной цепи организовав режим генератора тока. Для этого необходимо, чтобы R1=(5 — 10)R'бэ, R'бэ=RбэR2, n=wi/w6, где Rбэ — динамическое сопротивление цепи база — эмиттер в рабочей точке входной характеристики.
Для надежного и быстрого переключения необходимо, чтобы приращение тока ДI индуктивности первичной обмотки после насыщения трансформатора оказалось примерно равным минимальному току базы IБ min, при котором транзистор насыщен. Тогда почти весь ток, протекающий через R1, потечет через L1 и транзистор выключится. Ток через L1 до момента насыщения выбирается в 1,5 — 3 раза больше I'Б min = IБmin/n. Отсюда можно получить простое ориентировочное соотношение для L1 — индуктивности первичной обмотки ненасыщенного трансформатора (при его выводе принято, что ILl = 2IБЭmin): L1=n2UБЭ/4fIБЭmin. (12)
Пример. Рассчитать выходной каскад полумостового преобразователя (по схеме рис. 9, а) для стереофонического усилителя, потребляющего 200 Вт в режиме максимальной отдаваемой мощности.
1. Поскольку речь идет об источнике питания для высококачественного усилителя с полосой воспроизводимых частот 20 Гц — 20 кГц, выбираем частоту преобразователя заведомо выше f = 30 кГц.
2. Определяем максимальный коллекторный ток транзисторов по формуле (10). Принимая nn = 0,75, P2 max =100 Вт, Uкэн = 3 В, получим Iкmах = 2*200/0,75*278 = 1,9 А.
3 Выбираем транзистор КТ840Б, как наилучшим образом удовлетворяющий поставленным требованиям. Принимая h21Э=15, находим IBmin=127 мА. По входным характеристикам транзистора определяем UБЭ ~ 1 В при IБ =127 мА. При U БЭ = = 1 В находим динамическое сопротивление Rбэ = 0,15 Ом.
4. По формуле (12), принимая n = 2, определяем индуктивность первичной обмотки ненасыщенного трансформатора Т1: Li = 4*1/4*30*103*127 = 262 мкГн.
Выбираем магнитопровод KJX Х4Х4, для которого находим число витков первичной обмотки трансформатора по формуле w =SQR(L1l* 10~2/мS) (где l=1,7 см — средняя длина силовой линии; 5 = 6 мм2 — сечение магнитопрово-да, )i = 2,76-10~3 Гн/м — абсолютная максимальная магнитная проницаемость в режиме перемагничивания по полному циклу),
5. Находим R1 = 70n2Rбэ = 70-4-0,15 = 42 Ом.
6. Рассчитываем напряжение на обмотке wl трансформатора Т2 (полуразмах) как сумму падения напряжения на резисторе R1 с приведенным к первичной обмотке Т1 напряжением U'БЭ = UБЭn: Uw2 =R1IBm,n+U'BЭ = 42.0,127+1 -2 = 7,33 В.
7. Производим проверочный расчет частоты переключения преобразователя по формуле (11), принимая для материала 2000 НМЗ Бт = 0,176 Т: f = 2*10-4/4*15*0,176*6*10-2 = 31,5 кГц.
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ РЭА, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
