В электронике широко применяются импульсные преобразователи с непосредственной связью, а именно: регулятор I типа, регулятор II типа, регулятор III типа, преобразователь Кука.
Ключевые слова: исследование, параллельно-последовательный преобразователь, схема, режимы.
In electronics, a widely used pulse transformers with direct connection, namely: a regulator of type I controller type II, type III controller, inverter cook.
Keywords: research, a parallel-to-serial Converter, diagram, modes.
На рис. 1 изображена схема двухключевого параллельно-последовательного преобразователя, состоящая из последовательного ключа S1, параллельного ключа S2, диодов VD1 и VD2, индуктивности L, конденсатора фильтра C, сопротивления нагрузки R.
Рис. 1. Параллельно-последовательный преобразователь
В зависимости от алгоритмов управления ключами S1, S2 данный преобразователь может работать в четырех режимах.
1-й режим работы: Состояние ключа S1 соответствует широтно-импульсной модуляции (ШИМ), ключ S2 постоянно разомкнут. Условно по тексту эти состояния будем представлять как S1=ШИМ, S2=0. Регулировочная характеристика Uн/E=γ — соответствует регулятору I типа (понижающему).
2-й режим работы: S1=1 (постоянно замкнут), S2=ШИМ. Регулировочная характеристика Uн/E=1/(1–γ) — соответствует регулятору II типа (повышающему).
3-й режим работы: Ключи S1=ШИМ, S2=ШИМ. Регулировочная характеристика Uн/E=γ/(1–γ) — соответствует регулятору III типа (но без инверсии) или SEPIC-конвертору.
4-й режим работы: Ключ S1=0 (постоянно разомкнут), ключ S2=1 (постоянно замкнут). Этому режиму соответствует хранение накопленной в индуктивности L энергии. Ток циркулирует по контуру: диод D1 — индуктивность L — ключ S2.
Наличие интервала хранения позволяет строить преобразователи с улучшенными динамическими свойствами. Например, исключать перерегулирование выходного напряжения при включении преобразователя и быстром выходе на режим, устранять выбросы / провалы выходного напряжения при скачкообразном сбросе / набросе нагрузки.
На рис. 2 представлена схема преобразователя с двухконтурной релейной системой управления.
Рис. 2. Функциональная схема преобразователя
Пусть в исходном состоянии конденсатор фильтра C разряжен, ток в индуктивности IL=0.
При включении преобразователя вначале происходит накопление энергии в индуктивности, и только после этого система управления начинает отслеживать выходное напряжение.
Таким образом, накопление энергии обладает приоритетом по отношению к стабилизации выходного напряжения.
Как только напряжение на нагрузке достигает верхнего порога, релейный стабилизатор напряжения открывает ключ S2, тем самым прекращая передачу энергии в нагрузку. Контур стабилизации тока по–прежнему управляет ключом S1 и поддерживает запас энергии в индуктивности. Преобразователь работает в режимах накопления энергии или хранения.
Устранение провала при набросе нагрузки возможно, если ток в индуктивности больше пикового тока нагрузки. Если пиковый ток нагрузки окажется больше тока в индуктивности, то провал напряжения неизбежен. Но это аварийный режим, соответствующий перегрузке преобразователя.
На рис. 3 изображена схема параллельно-последовательного преобразователя с динамической нагрузкой в программе Micro CAP 10.
Рис. 3. Схема последовательно-параллельного преобразователя с динамической нагрузкой в программе Micro CAP 10
На рис. 4 представлены временные диаграммы работы последовательно-параллельно-последовательного преобразователя.
Рис. 4. Временные диаграммы работы последовательно-параллельного преобразователя
Литература:
1. Мелешин, В. И. Транзисторная преобразовательная техника [Текст] / В. И. Мелешин — М.: Техносфера, 2005 г.
2. Ионкин П. А. Теоретические основы электротехники. — М.: Изд-во «Высшая школа», 1976.–544 с.
