мы является наличие дополнительного трансформатора и усложнение базовых цепей.

Преобразователь с RC-связью (рис. 17-60). В этой схеме выходной трансформатор также работает в линейном режиме без захода рабочей точки в область насыщения, а переключение осуществляется при

-0 +0

иметь выброс, возникающий в момент выключения транзистора. Амплитуда выброса зависит от индуктивности рассеяния трансформатора и скорости спада тока коллектора. Таким .образом, в схемах преобразователей напряжения со средней точкой к переходу эмиттер - коллектор запертого транзистора прикладывается напряжение, равное:

f3.k = 2t/ +L;f5. (17-140)

денная к первичной обмотке трансформатора.

Мостовой преобразователь напряжения (рис. Г7-В1). В этой схеме транзисторы Ti- Ti образуют мост, в одну диагональ которого включен источник питания с напряжением Ua, а в другую - первичная обмотка

трансформатора Тр. Обмотки обратной

Рис 17-60. Схема преобразователя напряжения с i?C-связью.

помощи дополнительной цепи RyCy и отдельной обмотки управления Wy. Напряжение на конденсаторе Су сравнивается с напряжением на базовых обмотках ©б-Переключение транзисторов происходит при равенстве указанных напряжений. Замыкание цепи обратной связи достигается включением в базовые обмотки диодов Да и Ди Обычно принимают величину напряжения обмотки управления [/у =2,3 Uc. Постоянная времени цепи заряда RyCy определяет частоту преобразования, которая равна:

2Ry Су

В схеме на рис. 17-60 регулировка частоты в широких пределах осуществляется изменением сопротивления Ry или емкости Су, При этом амплитуда выходного напряжения преобразователя остается неизменной. Изменение напряжения питания в таком преобразователе почти не оказывает влияния на частоту генерации. Например, при изменении входного напряжения на ±207о частота преобразования изменяется не более чем на ±1% в диапазоне от 800 гц до 15 кгц.

Особенность всех преобразователей напряжения, Быполненгшх по схеме с выводом средней точки первичной обмотки трансформатора, состоит в том, что в них к запертому транзистору прикладывается сумма напряжения питания и э. д. с, наводимой в неработающей половине первичной обмотки. Таким образом, величина суммарного коллекторного напряжения, прикладываемого к запертому транзистору, равна удвоенному напряжению питания. Кроме того, наводимое напряжение может

Рис, 17-61. Схема мостового автогенератора.

связи подключаются к базовым выводам транзисторов через ограничительные резисторы Re- Фазы напряжений обратной связи следует выбрать так, чтобы одновременно отпирались два транзистора в противоположных плечах моста. На схеме точками отмечены выводы обмоток с одинаковыми фазами напряжений. Для надежного запуска в мостовом преобразователе на-прянсения введены резисторы Rca, которые в момент подачи питания способствуют отпиранию транзисторов Ti и Ti.

Поскольку в мостовых преобразователях напряжение между коллектором и эмиттером запертых транзисторов не превышает напряжения источника питания, они имеют преимущество при преобразовании большой мощности и при питании от источников с повышенным напряжением.

К недостаткам мостовых схем следует отнести опасность прохонсдения сквозных токов через транзисторы смежных плеч.

Полумостовые преобразователи (рис. 17-62) образуются из мостовой схемы за-

меной двух транзисторов емкостным делителем (рис. 17-62, а). Емкость конденсаторов C=Ci = C2 должна быть достаточно большой и выбирается по величине тока.

Рис. 17-62- Схемы пслумсстсЕых автсгенератсров.

а - с емкостным делителем; б - с выводом средней точки источника питания.

потребляемого от источника питания /щ и допустимой пульсации напряжения на конденсаторе Д[/с по формуле

Полумостовая схема может быть также выполнена на двух транзисторах при питании от источника постоянного тока со средней точкой, как показано на рис. 17,62, б.

Из приведенных основных характеристик преобразователей напряжения следует, что схемы со средней точкой наиболее рационально применять при низком напряжении питания (10-20 в) и небольшой мощности, что вызвано сравнительно малым значением допустимого коллекторного напряжения у большинства силовых транзисторов.

При повышенной величине напряжения питания и большой мощности рационально применять мостовые или полумостовЫе схемы, в которых к запертому транзистору прикладывается напряжение, равное напряжению питания. Использование выходного

трансформатора в этих схемах лучше, чем в преобразователях со средней точкой.

В тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к стабилизации частоты или регулированию ее в широигх пределах, используются преобразователи с У?С-связью.

Методика расчета преобразователя напряжения с самовозбуждением

При электрическом расчете преобразователя напряжения необходимо определить режим работы и выбрать транзисторы, рассчитать цепи смещения и определить основные параметры трансформатора.

Расчет режима работы транзисторов включает определение токов и напряжений коллекторной и базовой цепей, а также мощности потерь, определяющей температуру нагрева р-п перехода транзистора. Расчет построен на примере схемы рис. 17-54.

Ток коллектора в режиме насыщения определяется заданной выходной мощностью в нагрузке и находится по формуле (17-139).

Для расчета величины напряжения, которое прикладывается к запертому транзистору преобразователя, как указывалось выше, необходимо знать величину индуктивности рассеяния трансформатора и скорость изменения тока коллектора, которые обычно в начале расчета являются неизвестными. Поскольку трансформатор преобразователя напряжения с самовозбуждением выполняется, как правило, тороидальным, он имеет малую величину индуктивности рассеяния. Ввиду этого напряжение эмиттер - коллектор для преобразователя с выводом от средней точки первичной обмотки трансформатора, можно определять по упрощенной формуле

2,2[/ <[/з.к. аке. (17-141)

Расчет цепи смещения производится из условия создания надежного запуска преобразователя (при работе в диапазоне температур и под нагрузкой). Достигается это выбором достаточного коэффициента запаса по насыщению b и напряжения базовых цепей обратной связи. Сопротивление резистора в цепи базы определяется по формуле

(£/б-гУз.б) Вст.МИН /к 6

(17-142)

где [/б - напряжение на базовой обмотке трансформатора; Us.e - падение напряжения эмиттер - база отпертого транзистора.

Напряжение на базовой обмотке всегда должно быть больше напряжения смещения, которое создается падением напряжения на резисторе Re током делителя ReRcu-Обычно для преобразователей на герматге-вых транзисторах выбирается t/;6=0,5-f-le.

Пусковое сопротивление делителя (резистор Rcbi) может быть определено по формуле

см - J

ReUn

(17-143)

Ток базы открытого транзистора определяется параметрами цепи возбуждения и его входной характеристикой

(17-144)

При расчете трансформатора преобразователя напряжения учитывают диапазон рабочих частот, поскольку потери в магни-топроводе зависят от частоты. Наилучшим будет материал с минимальными удельными потерями и максимальной проницаемостью на данной частоте. Для ряда материалов существует оптимальная толщина, при которой удельные потери минимальны. Например, для стали Э360, на частотах 400-2 400 гц оптимальными являются толщины ленты 0,08-0,05 мм, а для пермаллоя 79НМ минимальные потери на частотах до 5 000 гц получаются на тороидальных магнитопроводах с лентой толщиной 0,05 мм.

Размеры магнитопровода трансформатора определяются по формуле

Sc So =

Рг-102

(17-145)

где So- сечение окна магнитопровода, см; / - плотность тока в обмотке, а/мм; /Со-коэффициент заполнения окна обмоткой;

Цг - к. п. д. трансформатора;. Рг - габаритная мощность трансформатора, еа.

Габаритная мощность трансформатора в общем случае равна полусумме вольт-ампер всех обмоток трансформатора. Если выходная обмотка преобразователя напряжения нагружена на активно сопротивление или на выпрямитель, собранный по мостовой схеме или схеме удвоения, то

Рг~1.3[/2/2. (17-146)

Если нагрузкой преобразователя является двухполупериодный выпрямитель со средней точкой, то

Рг~ 2,1 С/2/2.

где С/г - напряжение половины вторичной обмотки;

h = /г.иакс) 2 - действующее значение тока вторичной обмотки.

Конструкция трансформатора существенно влияет на характеристики преобразователя напряжения.

При мощности преобразования до 1 кет наиболее эффективными являются трансформаторы, выполненные на тороидальных магнитопроводах. В них малые габариты и незначительные потери достигаются выбо-

ром тонких ленточных магнитных материалов и увеличением плотности тока в обмотках, поскольку они хорошо охлаждаются. Минимальная индуктивность рассеяния достигается тем, что первичная (коллекторная) обмотка трансформатора наматывается первой на магнитопроводе, причем ее обе половины наматывают одновременно двумя проводами, располагая их равномерно по всему периметру.

Число витков первичной (коллекторной) обмотки насыщающегося трансформатора определяется из уравнения

Ci-10*

где йУк- число витков половины первичной (коллекторной) обмотки для трансформатора со средней точкой или число витков первичной обмотки для мостовых и полумостовых схем и переключающих трансформаторов; C/i-напряжение на первичной обмотке трансформатора.

Величина Ui зависит от схемы преобразователя: для схемы со средней точкой

С/1 = С/п-ДС/к.н; (17-148)

для мостового преобразователя

С/1 = С/п-2ДС/к.н; (17-149)

для полумостового преобразователя

С/1 = 0,5(С/п-ДС/к.н). (17-150)

Напряжение C/i для переключающего трансформатора Тр2 (рис. 17-59) определяется с учетом падения напряжения на сопротивлении обратной связи

C/i = 2 (С/п - ДС/к.н) - С/д о.с (17-151)

Обычно падение напряжения на сопротив-ленрш принимается C/Jo.c~ С/-

Расчет числа витков первичной обмотки трансформатора преобразователя напряжения с /?С-цепью или выходного трансформатора для схемы преобразователя с переключающим трансформатором производится также по формуле (17-147), но с учетом величины рабочей индукции, которая выбирается меньше индукции насыщения

B = (0,7--0,8)Bs. (17-152)

Число витков базовой обмотки определяется по формуле

we = w. (17-153)

Число витков выходной обмотки равно:

Ш2 = Шк

(17-154)

Выбор сечения проводов обмоток производится по действующему значению тока.