Структурные схемы импульсных стабилизаторов напряжения

Основным фактором, позволяющим существенно увеличит удельные показатели импульсного стабилизатора (НСН), является исключением из схемы НСН входного силового низкочастотного трансформатора, работающего на частоте 50 ГЦ. В этом случае напряжение электрической сети промышленной частоты подается непосредственно на выпрямитель с сглаживающим фильтром. Полученное постоянное напряжение с помощью преобразователя напряжения (ПН) преобразуется в импульсное напряжение прямоугольной формы высокой частоты порядка десятков – сотен килогерц. Силовой трансформатор, подключенный к выходу ПН, на таких частотах имеет малые габариты и вес. Необходимое число и величины требуемых напряжений определяются параметрами вторичных обмоток. Полученные напряжения вторичных обмоток выпрямляются высокочастотными выпрямителями и сглаживаются фильтрами. Стабилизация выходного напряжения может осуществляться либо с помощью регулируемого конвертора либо с помощью импульсного стабилизатора выполненного на базе понижающего импульсного регулятора.

На практике широкое распространение получили две структурные схемы построения импульсных стабилизаторов. Первая схема (рис 6.1) состоит из сетевого выпрямителя (СВ) и регулируемого преобразователя напряжения (ПН). В преобразователь напряжения входят конвертор (К) и устройство управления (УУ). Конвертор включает в себя инвертор (И), преобразующий постоянное напряжение от сетевого выпрямителя в переменное прямоугольной формы с паузой на нуле, трансформаторно-выпрямительный узел (ТВУ), работающий на частотах выше 20 кГц и сглаживающего высокочастотного LC –фильтра. Устройство управления УУ ПН обеспечивает мощные ключевые транзисторы инвертора импульсами управления, осуществляет стабилизацию напряжения нагрузки , изменяя коэффициент заполнения импульсов управления можно регулировать напряжение на нагрузке. Для управления инвертором используется одно- или двухканальный каскад.

Вторая структурная схема ( рис 6.2) содержит в своем составе сетевой выпрямитель (СВ), импульсный стабилизатор напряжения (ИСН), как отдельный функциональный блок на базе импульсного регулятора напряжения понижающего типа и конвертор. Конвертор состоит из нерегулируемого инвертора (И), трансформаторно выпрямительного узла (ТВУ) и сглаживающего высокочастотного фильтра (СВФ). Устройство управления (ИОН – источник опорного напряжения, СС и УО – схема сравнения и усиления ошибки, ШИМ - широтноимпульсный модулятор, ГПН – генератор пилообразного напряжения, ВК1 – выходной каскад управления ИРН, ВК» - одно или двухканальный выходной каскад управления ИРН, ВК2 – одно или двухканальный выходной каскад управления инвертором) обеспечивает подачу импульсов управления через ВК1 с коэффициентом заполнения пропорциональным требуемому напряжению на нагрузке на силовой транзистор ИРН и импульсов управления типа меандров на нерегулируемый инвертор И с ТВУ.

Функциональный узел конвертора для обеих структур может быть построен на основе двухтактного или однотактного инвертора с трансформаторным выходом (трансформаторный однотактный конвертор – ТОК).

Достоинством первой структурной схемы является совмещение функции преобразования напряжения и стабилизации напряжения на нагрузке, что позволяет упростить устройство управления.

Одним из достоинств второй структурной схемы построения импульсного стабилизатора напряжения является простота построения источника с несколькими стабилизированными выходными напряжениями при фиксированных токах нагрузки, так как целью обратной связи достаточно охватить один канал. Инвертор в данной схеме подключен к стабилизированному напряжению.

Регулируемый двухтактный конвертор.

Рисунок 6.1

Регулируемый двухтактный конвертор

Рисунок 6.2