Входом и выходом
На рисунке 8.2 показана простейшая схема DC – DC преобразователя постоянного напряжения понижающего типа. Такое название связано с тем, что в этой схеме напряжение на нагрузке меньше напряжения источника питания, т.е. входного напряжения.
Рисунок 8.2 – DC – DC преобразователь постоянного напряжения понижающего типа
Важно отметить следующее. Конденсатор С на выходе DC – DC преобразователя понижающего типа в функциональном отношении не является абсолютно необходимым, поскольку дроссель L вместе с нагрузкой Rн уже образуют низкочастотный фильтр. Причем при достаточно большой индуктивности L пульсации тока через резистор R, могут быть практически сведены к нулю. Однако, как правило, конденсатор С в схеме используют. Это связано с тем, что при наличии на выходе преобразователя конденсатора даже относительно небольшой емкости можно существенно уменьшить необходимое для получения малых пульсаций выходного напряжения значение L, а следовательно, и габариты дросселя.
Схема замещения конвертора при открытом транзисторе приведена на рисунке 8.3 и на рисунке 8.4 – схема замещения конвертора при закрытом транзисторе, гдеrU– внутреннее сопротивление источника питания, rT–сопротивление транзистора, rL– сопротивление индуктивности и rВ – сопротивление диода.
Рисунок 8.3 – Схема замещения конвертора при открытом транзисторе
Рисунок 8.4 – Схема замещения конвертора при закрытом транзисторе
Принцип работы DC – DC преобразователя понижающего типа в режиме непрерывного тока при открытом транзисторе ток протекает через (рисунок 8.3) все сопротивления и индуктивность, так как ток в индуктивности не может измениться мгновенно, согласно закону коммутации, это ток будет постепенно возрастать, начиная с определенного значения (рисунок 8.5). В момент времени t=T-θ транзистор закроется (рисунок 8.4), тогда энергия, запасенная в индуктивности, будет разрежаться через нагрузку и в нагрузке (рисунок 8.5) будет протекать ток. Непрерывность тока в нагрузке зависит от частоты коммутации транзистора, которая определяется скважностью импульса.
(8.1)
Основные диаграммы токов и напряжений DC – DC преобразователя понижающего типа в режиме непрерывного тока показаны на рисунке 8.5. Как видно из рисунка среднее значение выходного напряжения меньше входного, однако ток в нагрузке колеблется вокруг среднего значения и имеет непрерывный характер.
Возможные режимы работы схемы определяются характером изменения тока iL на интервале его уменьшения. В конце интервала ток iL может быть или положительным и равным 1а, или равным нулю. В первом случае к началу следующего периода работы в дросселе остается некоторая энергия, а во втором - эта энергия равна нулю. Отсюда определяются и сами режимы работы.
Режим непрерывного тока, когда ток через дроссель отличен от нуля в течение всего цикла переключения.
Режим II. Внутри цикла переключения имеется интервал времени, когда ток через дроссель равен нулю (режим прерывистого потока).
Рисунок 8.5 – Основные диаграммы токов и напряжений
DC – DC преобразователь понижающего типа в режиме непрерывного тока
Рисунок 8.6 – Основные диаграммы токов и напряжений
DC – DC преобразователь понижающего типа в режимt прерывистого тока
На рисунке 8.2 показана простейшая схема DC – DC преобразователя постоянного напряжения понижающего типа. Такое название связано с тем, что в этой схеме напряжение на нагрузке меньше напряжения источника питания, т.е. входного напряжения.
Рисунок 8.7 – DC – DC преобразователь повышающего типа
В схеме DC – DC преобразователь постоянного напряжения повышающего типа выходной конденсатор С принципиально необходим, так как ток через диод D имеет скачки, даже если индуктивность дросселя равна бесконечности.
Рисунок 8.8 – Схема замещения конвертора повышающего типа при
закрытом транзисторе
Рисунок 8.9 – Схема замещения конвертора повышающего типа при
открытом транзисторе
Рисунок 810 – Основные диаграммы токов и напряжений
DC – DC преобразователь повышающего типа в режим непрерывного тока