Однотактные преобразователи типа ПВ.

Третий основной тип ОПН с непосредственной связью входного и выходного напряжений может быть получен из схемы рис.6.8. простым переключением минусового полюса нагрузки и конденсатора С к минусовому зажиму источника энергии U0. Такой преобразователь называется в литературе ОПН с повышением напряжения (типа ПВ). Схема силовой части этого ОПН и временные диаграммы, поясняющие его работу, представлены на рис.6.9.

Рис. 6.9. Схема силовой части ОПН типа ПВ и временные диаграммы, поясняющие его работу.

На интервале импульса, когда транзистор VT находится в режиме насыщения, дроссель оказывается подключенным к источнику энергии U0 и запасает энергию. Ток дросселя, равный на этом временном интервале току транзистора будет нарастать по линейному закону от IL MIN до IL MAX. При этом, как и в случае ОПН типа ПИ, передача энергии от источника в нагрузку отсутствует. Ток нагрузки поддерживается только за счет разряда конденсатора С. Диод VD закрыт и находится под напряжением, равным напряжению нагрузки UН. При запирании транзистора когда напряжение на нем превысит напряжение на нагрузке, т.е. когда ЭДС самоиндукции обмотки дросселя превысит величину, равную (UН – U0) открывается диод VD и ранее запасенная дросселем энергия совместно с энергией, потребляемой от источника U0 будут обеспечивать питание нагрузки и подзаряд конденсатора С. Для идеального ОПН типа ПВ, работающего в режиме безразрывных токов дросселя, регулировочная характеристика будет иметь следующий вид:

UН = U0 /(1-g) (6.16)

В случае реального преобразователя регулировочная характеристика принимает следующую форму:

UН = UO /(1-g) – IН *[g*R1/(1-g) +R3], (6.17)

где R3 – суммарное сопротивление открытого диода, обмотки дросселя и сопротивление источника энергии;

R1 – cуммарное сопротивление открытого транзистора, обмотки дросселя и сопротивление источника энергии.

Из рис.6.8 и рис.6.9 следует, что временные диаграммы токов диода VD для ОПН типа ПИ и типа ПВ совпадают. Однако отдача ранее накопленной дросселем энергии осуществляется в последнем преобразователе при напряжении на его зажимах равном (UН – U0), а не при напряжении равном UН поэтому выражение для критической индуктивности будет иметь вид, представленный ниже:

Lкр = UН *g*(1-g)2 /(2*IН *f) (6.18)

Из сравнения (6.18) и (6.10) следует, что индуктивность дросселя L в ОПН типа ПВ требуется меньшей, чем в ОПН типа ПИ. Кроме того, меньшее значение напряжения, приложенное к закрытому диоду и транзистору объясняет меньшие динамические потери в этих элементах по сравнению с ОПН типа ПИ.

Кривая пульсации напряжения на нагрузке (uC –UН) для обоих преобразователей имеет один и тот же вид, а потому выражение (6.15) остается справедливым и для ОПН типа ПВ, т.е. по этому параметру повышающий ОПН уступает понижающему ОПН. Поэтому реализация, так называемых импульсных стабилизаторов напряжения постоянного тока, осуществляется в большинстве случаев на базе ОПН типа ПН.

При работе ОПН типа ПВ в режиме безразрывных токов дросселя, они в отличие от ранее рассмотренных ПН и ПИ, характеризуются непрерывным потреблением энергии от источника питания, что является их достоинством. Это позволяет проще решать вопросы электромагнитной совместимости различных устройств электропитания, подключаемых к общему источнику энергии и обеспечения требований к величине переменной составляющей тока со стороны аккумуляторов (смотри раздел 1.6). В последнее время ОПН типа ПВ находят широкое применение для построения корректоров коэффициента мощности в однофазных выпрямительных устройствах с бестрансформаторным входом, рассмотренных в главе 8.