Рис.1. Структурна схема ДУЛЯ (понижуючого типу).
В якості РЕ використовується транзистор, що працює в режимі перемикання, при якому він по черзі знаходиться в режимі насичення (коли він повністю відкритий) або в режимі відсічення (коли він повністю закритий). При відкритому транзисторі протягом часу імпульсу 1 І енергія. від вхідного джерела постійного струму U n (або випрямляча з вихідним напругою uq) передається в навантаження через дросель L, в якому накопичується надлишкова енергія. При закритому транзисторі протягом часу паузи tn накопичена в дроселі енергія через діод VD передається в навантаження. Період комутації (перетворення) дорівнює:
Тп=tи + tп
Частота комутації (перетворення):
Ставлення тривалості відкритого стану транзистора, при якому генерується імпульс напруги тривалістю ("до періоду комутації Т п називається коефіцієнтом заповнення:
Іноді при розрахунках зручно користуватися скважностью:
У НППН регулюючий елемент РЕ перетворює (модулює) вхідний постійна напруга Un (Uo) в серію послідовних імпульсів певної тривалості і частоти, що надходить від широтно-імпульсного модулятора (НДТ) і модульованих за законом аналогового управління. Згладжує фільтр, що складається з діода VD, дроселя L і конденсатора С демодулирует їх і відновлює форму аналогового сигналу керування. Імпульсний режим роботи дозволяє значно зменшити потужність втрат в регулюючому елементі і тим самим підвищити ККД модулятора, зменшити його масу і габарити.
НППН, залежно від способу управління регулюючим тран-зістором, можуть виконуватися з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ), частотно-імпульсною модуляцією (ЧИМ) або релейного типу. У НППН з широтно-імпульсною модуляцією в процесі роботи змінюється тривалість імпульсу t і, а частота комутації залишається незмінною, в НШШ з частотно-імпульсною модуляцією змінюється частота комутацій, а тривалість імпульсу t і залишається постійною, в НППН релейного типу в процесі регулювання напруги змінюється і тривалість імпульсу і частота: це є їхнім основним недоліком, що обмежує застосування.
НШШ підвищувального типу виконується за структурною схемою, приведеною на рис.2, в якій регулюючий елемент регулюючий елемент РЕ (транзистор) підключений паралельно навантаженні RH і також працює в імпульсному режимі.
Рис.2. Структурна схема ДУЛЯ підвищувального типу
Діод VD блокує навантаження Rн і конденсатор фільтра С від регулюючого елемента РЕ. Коли регулюючий транзистор відкритий, струм від джерела живлення U п протікає через дросель L, запасаючи в ньому енергію. Діод VD при цьому осікається (блокує) і не дозволяє конденсатору С розрядитися через відкритий регулюючий транзистор. Струм в навантаження в цей проміжок часу надходить тільки від конденсатора С. У наступний момент часу, коли регулюючий транзистор закритий, ЕРС самоіндукції дроселя L підсумовується з вхідною напругою і енергія дроселя віддається в навантаження; при цьому вихідна напруга виявляється більше вхідного напруги живлення U n (Uo). На відміну від схеми на рис. 1 тут дросель не є елементом фільтра, а вихідна напруга стає більше вхідного на величину, яка визначається індуктивністю дроселя L, і шпаруватістю роботи регулюючого транзистора.
НППН инвертирующего типу виконується за структурною схемою, приведеною на рис.3.
Рис.3. Структурна схема НППН инвертирующего типу.
На відміну від попередньої схеми тут паралельно навантаженню RH включений дросель L, а регулюючий елемент РЕ включений послідовно з навантаженням. Блокуючий діод відокремлює конденсатор фільтра С і навантаження RH від регулюючого елемента. НГШН має властивість инвертирования полярності вихідної напруги UH щодо полярності вхідної напруги харчування. Коли регулюючий транзистор відкритий, струм (iзар) від джерела живлення U n протікає через дросель L, запасаючи в ньому енергію. Діод VD при цьому закритий і не дозволяє току зарядки (iзар) пройти через навантаження. Струм в навантаження в цей проміжок часу надходить тільки від конденсатора С за рахунок його розряду. У наступний момент, коли регулюючий транзистор закритий, виникає ЕРС самоіндукції дроселя, яка має зворотну полярність по відношенню до вхідному напрузі Uп і енергія дроселя віддається як в навантаження, так і на заряд конденсатора. При цьому вихідна напруга може бути і більше і менше вхідної напруги живлення U п (U0)
. Короткі теоретичні відомості
При замиканні вихідного ключа ШІМ (тобто при переході транзистора в режим насичення) відбувається зарядка індуктивності lінв...
