Импульсные выпрямители

Рис.3. Обобщенная структурная схема однотактного ИБП с бестрансформаторным входом.

Рассмотрим работу обобщенной однотактной схемы ИБП, приведенной на рис. 3. Переменное напряжение сети выпрямляется диодным мостом и сглаживается конденсатором большой емкости. В результате на выходе выпрямителя появляется постоянное положительное напряжение Uep = +310В. Этим напряжением запитывается схема пуска, которая вырабатывает питающее напряжение для схемы управления сразу после включения ИБП. На выходе схемы управления вырабатывается управляющее напряжение в виде последовательности прямоугольных импульсов с частотой порядка несколько десятков килогерц. Эти импульсы управляют состоянием (открыт/закрыт) мощного ключевого высокочастотного транзистора, нагрузкой которого является первичная обмотка импульсного высокочастотного трансформатора. В результате переключении транзисторного ключа во вторичных обмотках трансформатора наводятся импульсные ЭДС прямоугольной формы, которые затем выпрямляются и сглаживаются. Силовая часть однотактного преобразователя с бестрансформаторным входом может быть выполнена одним из двух возможных способов.

Поэтому следует различать проточные (прямоходовые) и запорные (обратноходовые) преобразователи. В проточных преобразователях ток подзарядки накопительных емкостей во вторичной цепи (ток через диоды выпрямителя) протекает во время открытого состояния ключевого транзистора, а в запорных - во время закрытого состояния этого транзистора.

Тип преобразователя определяется выбором определенной полярности подключения выпрямительных диодов ко вторичным обмоткам импульсного трансформатора и конструктивными особенностями самого импульсного трансформатора.

В прямоходовых преобразователях (преобразователя с пропускающим диодом) энергия в цепь нагрузки передается через диод во время открытого состояния транзистора. Одновременно в сердечнике дросселя накапливается магнитная энергия (токи через дроссель и первичную обмотку трансформатора линейно нарастают), которая затем во время закрытого состояния транзистора выдается в нагрузку через диод. При этом ток дросселя линейно уменьшается. Магнитная энергия, накопленная в сердечнике трансформатора за время открытого состояния, снова возвращается в источник во время закрытого состояния. Этот возврат (рекуперация) осуществляется с помощью обмотки размагничивания и диода. В противном случае сердечник трансформатора оказался бы в состоянии насыщения, что при следующем открывании транзистора привело бы к выводу его из строя чрезмерно большим током первичной обмотки, индуктивность которой была бы очень мала. Таким образом, в прямоходовом преобразователе трансформатор служит только для трансформации энергии. Исходя из этого принципа трансформатор прямоходового преобразователя должен выполняться таким, чтобы запасаемая в его сердечнике магнитная энергия за время открытого состояния транзистора была бы минимальной.