align="justify"> Для регулювання напруги на виході ППН змінюють тривалість включеного стану транзистора. Регулювання напруги, при якому частота подачі імпульсів на навантаження постійна, але змінюється їх тривалість, називається широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). ППН, в яких застосовується такий спосіб регулювання, називають широтно-імпульсними перетворювачами (ШИП).
Рис. малюнок 1.10 Схема понижуючого ППН (а) і діаграми напруг і струмів, що ілюструють його роботу (б)
Таким чином, при ШІМ частота і період проходження імпульсів постійні. Можливі й інші способи регулювання, при яких регулювання середньо го значення напруги на виході виробляється зміною частоти проходження імпульсів постійної тривалості (частотно-імпульсна модуляція) або одночасною зміною частоти і тривалості імпульсів (частотно-широтно-імпульсна модуляція). Найбільш часто застосовується ШІМ. Тому далі розглядається тільки ШІМ.
Всі співвідношення нижче розглядаються для безперервного струму в навантаженні, коли за час проходження струму через діод він не спадає до нуля (малюнок 1.10 б). Ширина області переривчастих струмів зазвичай дуже мала, і навіть струми холостого ходу двигуна зазвичай не потрапляють в цю область, тому при проектуванні електроприводу вона, як правило, не враховується.
Чим більше тривалість включеного стану транзистора, тим більше середнє значення напруги на навантаженні U н
H=гU d , (1.2)
де г - відносна тривалість включеного стану транзистора. Так як г не може бути більше 1, то цей ППН називається знижуючим. У зменшуючому ППН у відповідає відносної тривалості імпульсів напруги, що прикладаються до навантаження, тобто
г =, (1.3)
де t н - тривалість імпульсів напруги прикладаються до навантаженні або тривалість включеного стану транзистора; T - період проходження імпульсів.
Регулювальна характеристика ППН - це залежність напруги на навантаженні від відносної тривалості включеного стану транзисторів або в зменшуючому ППН від відносної тривалості імпульсів напруги, що прикладаються до навантаження. Отже, рівняння (1.2) є рівнянням регулювальної характеристики понижуючого ППН. Тоді рівняння регулювальної характеристики понижуючого ППН у відносних одиницях (при прийнятті за базове напруги U d ) .
= г . (1.4)
Якщо вентилі ідеальні, то ККД ППН дорівнює одиниці. При цьому потужність, споживана від джерела живлення, дорівнює потужності, що виділяється в навантаженні
U н I н=U d I d , (1.5)
де I d - струм, споживаний від джерела живлення; I н - струм навантаження.
З виразів (1.4), (1.5) може бути визначений струм навантаження:
I н=I d · =. (1.6)
Відповідно до формули (1.4) діапазон регулювання вихідної напруги понижувального ППН теоретично починається від нуля (при tH=0, у=0) і досягає U d (при t H=Т, г=1) , тобто ця схема знижує напругу і, відповідно до формули (1.6), збільшує струм. Схема працює як «трансформатор постійного струму».
Введемо поняття коефіцієнта перетворення напруги К і:
К і =. (1.7)
Тоді рівняння регулювальної характеристики:
К і=р (1.8)
На малюнку 1.11 показані регулювальні характеристики різних ППН в залежності від відносної тривалості включеного стану транзисторів.
Малюнок 1.11 Регулювальні характеристики понижуючого, підвищувального і инвертирующего ППН
Зовнішня характеристика ПП - це залежність середнього значення напруги на навантаженні від струму навантаження при постійній відносній тривалості включеного стану транзисторів.
Зовнішня характеристика понижуючих ППН вельми жорстка. Вони мають досить високий ККД.
Підвищуючий ППН
На малюнку 1.12 а показана схема безпосереднього ППН, що підвищує напругу, а на малюнку 1.12 б - діаграми напруг на навантаженні і н і на колекторі і до і струмів: споживаного від джерела живлення id, колектора i до, діода i Д і навантаження/н.
Розглянемо роботу схеми. У момент t 1 включається транзистор VT, струм через дросель L наростає. У момент t 2 вимикається транзистор і за рахунок енергії, запасеної в індуктивності, під дією суми напруги джерела живлення U d і ЕРС самоіндукції через вентиль VD заряджається конденс...
