Преобразователи с независимым возбуждением

Двухтактный преобразователь со средней точкой.

Как и в двухтактной схеме с самовозбуждением, VT1 и VT2 открываются по очереди, однако поскольку мы используем внешний генератор, мы можем исключить сквозные токи путем введения специальных схем контроля за состоянием транзисторов (VT2 не откроется, пока VT1 не закроется и наоборот) либо путем введения фиксированной задержки между управляющими базовыми импульсами, что позволит исключить состояния, в которых оба транзистора открыты. Для сглаживания пульсаций источников питания высокой частоты широко используют LC-фильтры (эффективность L становится равной или больше эффективности С при тех же габаритах и массе). Однако из-за наличия паузы между управляющими импульсами в какой-то момент времени VD1, VD2 оказываются закрытыми. Это может привести к разрыву тока индуктивности и возникновению на ней большой ЭДС, способной повредить элементы схемы. Для исключения режима прерывистых токов подключается VD3.

Недостатки:

1. габаритные мощности трансформатора,

2. возможно подмагничивание сердечника.

Мостовая схема

Когда открыты VT1 и VT4 (VT2, VT3 закрыты) ток протекает по цепи: (+Uп) – VT1 – VT4 – (-Uп).

При открытых VT3, VT2 (VT1, VT4 закрыты) ток протекает по цепи (+Uп) – VT3 –VT2 – (-Uп).

Перемагничивание сердечника осуществляется по полной петле гистерезиса.

Достоинства: двойной размах и на первичной обмотке (2Uп), лучшее перемагничивание трансформатора, т.к. и в прямом, и в обратном направлении работает одна обмотка.

Недостатки: большое количество транзисторов, а значит, и падение напряжения на них; усложнённая схема управления.

Полумостовая схема

1) (+Uп) – VT1 –С2 – (-Uп).

2) (+Uп) – С1 –VT2 – (-Uп).

Достоинства: наличие конденсаторов, которые не пропускают постоянную составляющую; нет подмагничивания сердечника.

Недостатки: наличие сквозных токов, когда второй транзистор открылся, а первый ещё не закрылся.

В двухтактных схемах с целью исключения прерывистых токов с одной стороны и сквозных токов с другой необходимо точно отслеживать момент запирания одного из транзисторов для отпирания другого, сто существенно усложняет схему управления. С целью устранения этих недостатков были разработаны однотактные схемы с прямым и обратным включением диодов, которые получили широкое распространение в импульсных блоках питания.

Однотактный преобразователь с прямым включением диода (ОПНП)

При положительной волне на базе VT1 энергия от источника поступает через трансформатор на выпрямитель VD2-VD3 и затем в нагрузку. VD1 при этом закрыт и не участвует в работе схемы. При запирании VT1 необходимо обеспечить путь для размагничивания до нуля сердечника трансформатора с целью исключения перенапряжения на VT1. Энергия вторичной обмоткой не потребляется, поэтому используем дополнительную обмотку Wрм, напряжение на которой оказывается отпирающим для VD1 (при запертом VT1), что и обеспечивает путь размагничивания.

Схема позволяет передать большую мощность по сравнению с обратным включением. Wрм – обмотка размагничивания. Когда VT1 пытается закрыться, напряжение на W1 и Wрн меняет свою полярность, и ток, размагничивая трансформатор через VD1, попадает на землю, что позволяет увеличить рабочий участок на петле Гестерезиса.

Однотактный преобразователь с обратным включением диода (ОПНО)

Когда VT открыт – энергия запасается в трансформаторе, а на вторичной обмотке напряжение запирает VD.

При запирании VT полярность напряжения на обмотках инвертируется (по правилу Ленца), VD отпирается, энергия поступает в нагрузку. Величина напряжения на Rн зависит от величины, накопленной трансформатором, а значит, от времени открытого состояния VT. Схема оказывается автоматически защищенной от к.з. нагрузки, т.к. когда энергия поступает в Rн, VT заперт. Дросселя и разрядного диода в схеме не требуется. Роль дросселя выполняет трансформатор.