2014-02-04
652
Классификация
Импульсная модуляция
В зависимости от того, какой из параметров импульсной последовательности изменяется в процессе модуляции, различают виды модуляции:
· Амплитудно-импульсная –– АИМ
· Широтно- импульсная –– ШИМ
· Фазо импульсная –– ФИМ
· Частотно импульсная –– ЧИМ
· Кодо импульсная –– КИМ
Модуляция импульсов по фазе состоит в изменении временного положения импульсов относительно опорных или тактовых точек и получается путем дифференцирования ШИМ.
Применение: наиболее часто импульсная модуляция используется в многоканальной радиосвязи и телеметрии. ШИМ используется в импульсных стабилизаторах и преобразователях напряжения, в схемах управления электродвигателем.
Структурная схема импульсного блока питания
C1, C2, C14, C3, L1, L2 –– помехозаграждающий фильтр.
R1–– варистор для защиты от перенапряжения.
R2–– терморезистор с положительным ТКС для ограничения тока заряда C4 с целью защиты диодного моста.
С5 –– для фильтрации высокочастотных импульсов от С4.
|
|
|
VD1, R3, C6 –– защитная цепь.
VD2 –– стабилитрон.
VD3 может быть встроен в полевом транзисторе VT.
R4 –– датчик тока для защиты от к.з.
DA4-DA6 –– трехвыводные стабилизаторы напряжения.
С11-С12 –– для устранения возможности самовозбуждения.
DA3 –– предназначен для регулирования нарастания выходного напряжения.
Ключевые преобразователи напряжения. Прямоугольные и резонансные. Однотактные и двухтактные. С прямым и обратным включением диода. Мостовые, полумостовые, со средней точкой. С независимым и самовозбуждением. Транзисторные и тиристорные. Особенности использования и области применения
1) В зависимости от вида возбуждения преобразователи напряжения (ПН) делятся на:
· С зависимым возбуждением
Достоинства: простота изготовления
Недостатки:
- трудности в устранении сквозных токов двухтактных преобразователей;
- снижение генерируемой частоты по мере увеличения тока нагрузки, что вызывает уменьшение отдаваемой мощности;
- проблемы в изменении генерируемой частоты, которая в значительной мере определяется применяемым трансформатором (его параметрами).
· С независимым возбуждением
Достоинства: можно произвольно задавать частоту и паузу между импульсами для двухтактного режима (для исключения сквозных токов)
Недостаток: сложность.
2) В зависимости от связи с нагрузкой:
Достоинства бестрансформаторных ПН: отсутствие трудноизготавливаемых, дорогостоящих, подверженных электромагнитным помехам составляющих.
Недостатки: низкий КПД и малая отдаваемая мощность из-за рассеивания мощности на активном сопротивлении.
|
|
|
Бестрансформаторные ПН используются при малых мощностях (10-100мВт), т.к. имеют низкий кпд и не обеспечивают гальванической развязки силовой цепи и нагрузки.
3) В зависимости от формы сигнала:
· прямоугольной формы
· синусоидальной (резонансные)
| ПН |
| Прямоуг. |
| Резонансн. |
| Однотактн. |
| Двухтактн. |
| Однотактн. |
| Двухтактн. |
| ОПНО |
| ОПНП |
| ДМ |
| ДПМ |
| ССТ |
| ПНН |
| ПНТ |
| ПНН |
| ПНТ |
| ОЭ |
| ОК |
| ОБ |
| Комбинир. |
ОПНО – однотактный преобразователь напряжения с обратным включением диода
ОПНП – однотактный преобразователь напряжения с прямым включением диода
ДМ – двухтактная мостовая
ДПМ – двухтактная полумостовая
ССТ – со средней точкой
ПНН – преобразователь напряжения с переключением при U=0
ПНТ – преобразователь напряжения с переключением при I=0
Ключевые преобразователи отличаются от ключевых переключателей тем, что в преобразователях не предусмотрены цепи стабилизации напряжения.
Мультивибраторы на транзисторах (генератор прямоугольных колебаний)
Бестрансформаторный с независимым возбуждением.
Схемы подключения:
1. А-В, С-С, В-А – «+» напряжение на выходе.
2. А-А, В-В, С-С – «-» напряжение на выходе.
VT1, VT2 образуют мультивибратор на транзисторах, который генерирует прямоугольные колебания с частотой и скважностью, зависящими от Rк, Rб, C1, C2. VT2 также выполняет роль фазоинвертора для выходного двухтактного каскада на VT3, VT4.
Схема удвоения напряжения на VD1, VD2, C3, C4 позволяет получать на выходе (Rн) как положительное, так и отрицательное напряжение в зависимости от схемы подключения.
Однотактный трансформаторный с самовозбуждением (блоккинг генераторы)
При включении напряжения питания в базу VT поступает ток через Rсм. VT приоткрывается, и ток, протекающий через него наводит ЭДС на Wк. Обмотки Wк и Wб включены таким образом, что увеличение UWк приводит к увеличению UWб, а следовательно, лавинообразному отпиранию транзистора. При достижении транзистора насыщения ток через него перестает увеличиваться, а значит и ЭДС начинает уменьшаться, что вызывает инверсию полярности напряжения на Wб и лавинообразное запирание транзистора VT. Следующее отпирание VT может произойти после расходования энергии трансформатора. Это справедливо для преобразователей с насыщающимся транзистором. Более распространены преобразователи с насыщающимся трансформатором либо дросселем, где прекращение увеличения напряжения на Wк происходит в момент насыщения сердечника индуктивного элемента.
Двухтактный ПН с самовозбуждением
Преобразователь охвачен трансформаторной ПОС, при этом открытому состоянию VT1 соответствует закрытое VT2 и наоборот. Преобразователь обладает большей удельной мощностью, т.к. энергия от источника питания перекачивается в нагрузку постоянно. Кроме того, трансформатор перемагничивается по полной петле гистерезиса, что позволяет увеличить отдаваемую мощность при тех же габаритах трансформатора. В качестве недостатка можно выделить протекание сквозных токов через оба транзистора, когда один из них еще не успел закрыться, а второй уже открыт.
VD защищают от пробоев обратным напряжением эммитерные переходы ВЧ транзисторов.
C1, C2 шунтируют Rб в момент прохождения фронта импульса, что ускоряет их переключение и уменьшает рассеиваемую мощность на них.
Rб ограничивает токи баз транзисторов.
При включении питания VT1 приоткрывается, через его половину коллекторной обмотки начинает протекать ток, индуцирующий в его базовой обмотке отпирающее VT1 напряжение. Возникший лавинообразный процесс полностью отпирает VT1, VT2 при этом заперт напряжением на его базовой обмотке. По мере насыщения сердечника, индукция в нем перестает нарастать, что вызывает изменение полярности напряжения на базовой обмотке VT2, который теперь отпирается и запирает VT1.
|
|
|
Частота переключения определяется главным образом параметрами трансформатора. При уменьшении сопротивления нагрузки, а значит, при увеличении потребляемой мощности частота уменьшается, что в свою очередь приводит к уменьшению выходной мощности (это недостаток).
Недостаток: в схеме с ОЭ нельзя транзисторы разместить на один радиптор.
