Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Проектирование вторичных источников питания. Проектирование ВИП с выходом на постоянном токе: Учебное пособие

Голосов: 8

Излагаются методики расчета вторичных источников питания с выходом на постоянном токе: выпрямителей, стабилизаторов с непрерывным и импульсным регулированием, трансформаторных конверторов. Приводятся методики расчета сглаживающих фильтров, выбора средств защиты ВИП от сверхтоков и перенапряжений. Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 2103, 2101, обучающихся как по очной, так и по очно-дистантной, вечерней и заочной формам обучения.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
           2. ÎÁÙÈÅ ÂÎÏÐÎÑÛ ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈß ÂÈÏ
   Ïîäàâëÿþùåå áîëüøèíñòâî ÂÈÏ – ýòî èñòî÷íèêè ñòàáèëüíîãî
òîêà èëè íàïðÿæåíèÿ.
   Íàèáîëåå ñëîæíàÿ çàäà÷à – ïðàâèëüíûé âûáîð ñòðóêòóðîé ñõå-
ìû ÂÈÏ, óäîâëåòâîðÿþùåé âñåì çàäàííûì òðåáîâàíèÿì. Ðàçðàáîò-
êà ÂÈÏ äîëæíà ïðîèçâîäèòüñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíè÷åñêèì çàäà-
íèåì. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ó÷èòûâàþòñÿ ðóêîâîäÿùèå óêàçàíèÿ ïî
êîíñòðóèðîâàíèþ (ÐÓÊ) è îãðàíè÷èòåëüíûå ïåðå÷íè ðàçðåøåííûõ
äëÿ ïðèìåíåíèÿ êîìïëåêòóþùèõ èçäåëèé.
   Ïðîåêòèðóåìûé ÂÈÏ äîëæåí èìåòü çàùèòó îò òîêîâ êîðîòêîãî çà-
ìûêàíèÿ è ïåðåíàïðÿæåíèé. Ñðàáàòûâàíèå çàùèòû äîëæíî ïðîèñõî-
äèòü çà âðåìÿ, ïðè êîòîðîì íàïðÿæåíèÿ, òîêè, ìîùíîñòè ýëåìåíòîâ
íå ïðåâûñÿò ïðåäåëüíî äîïóñòèìûõ çíà÷åíèé â ïåðåõîäíîì ðåæèìå â
ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíè÷åñêèìè óñëîâèÿìè (ÒÓ) íà íèõ. Óñòðîéñòâà çà-
ùèòû ïîâûøàþò íàäåæíîñòü ÂÈÏ è êîìïëåêñà, êîòîðûé îò íåãî ïèòà-
åòñÿ. Ñïðàâî÷íèêîì ïîëüçóþòñÿ íà ïðåäâàðèòåëüíîì ýòàïå ïðîåêòèðî-
âàíèÿ. Îêîí÷àòåëüíûé âûáîð ýëåìåíòîâ ïðîèçâîäèòñÿ ïîñëå óòî÷íå-
íèÿ èõ õàðàêòåðèñòèê è ïàðàìåòðîâ ïî äàííûì, ïðèâåäåííûì â ÒÓ.

     2.1. ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÎÅ ÇÀÄÀÍÈÅ ÍÀ ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÓ ÂÈÏ
  Òåõíè÷åñêîå çàäàíèå íà ðàçðàáîòêó ÂÈÏ äîëæíî ñîäåðæàòü äàí-
íûå, íåîáõîäèìûå äëÿ ïðàâèëüíîãî âûáîðà ñõåìû, ðàñ÷åòà è ïðîåê-
òèðîâàíèÿ [1].
 Äàííûå î ïåðâè÷íîé ñåòè ïåðåìåííîãî (èëè ïîñòîÿííîãî) òîêà
  1. Íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå U, ÷àñòîòà f è ÷èñëî ôàç ïèòàþùåé ñåòè.
  2. Ïðåäåëû èçìåíåíèÿ íàïðÿæåíèÿ U + ∆U; ÷àñòîòû f + ∆f, â òîì
÷èñëå íà êðàòêîâðåìåííûå âñïëåñêè è ïðîâàëû íàïðÿæåíèÿ.
  3. Àñèììåòðèÿ íàïðÿæåíèé ïî ôàçàì.
  4. Èñêàæåíèå ôîðìû êðèâîé íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè.
                           Äàííûå ÂÈÏ
  1. Íîìèíàëüíîå íàïðÿæåíèå íà âûõîäå.
  2. Ïðåäåëû ïëàâíîé èëè ñòóïåí÷àòîé ðåãóëèðîâêè âûõîäíîãî íà-
ïðÿæåíèÿ.
                                                            11


   3. Ìàêñèìàëüíîå è ìèíèìàëüíîå çíà÷åíèÿ ñðåäíåãî òîêà íàãðóç-
êè.
   4. Õàðàêòåð èçìåíåíèÿ òîêà íàãðóçêè (ìåäëåííîå, èìïóëüñíîå è
ò. ï.).
   5. Äîïóñòèìîå èçìåíåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè èçìåíåíèè
íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè.
   6. Äîïóñòèìîå èçìåíåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ îò èçìåíåíèÿ
òîêà íàãðóçêè, èëè âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå ÂÈÏ.
   7. Äèíàìè÷åñêîå âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå èëè ÷àñòîòíàÿ õà-
ðàêòåðèñòèêà ÂÈÏ.
   8. Ñóììàðíàÿ (îò âñåõ äåñòàáèëèçèðóþùèõ ôàêòîðîâ) íåñòàáèëü-
íîñòü.
   9. Êëèìàòè÷åñêèå è ìåõàíè÷åñêèå âîçäåéñòâèÿ (âèáðàöèÿ, òðÿñ-
êà, òåìïåðàòóðà, âëàæíîñòü), ïðè êîòîðûõ äîëæíà áûòü îáåñïå÷åíà
ðàáîòîñïîñîáíîñòü ÂÈÏ.
   10. Íàäåæíîñòü – èíòåíñèâíîñòü îòêàçîâ èëè âåðîÿòíîñòü áåçîò-
êàçíîé ðàáîòû.
   11. Äîïóñê (òî÷íîñòü) íà óñòàíîâêó íîìèíàëüíîãî çíà÷åíèÿ âû-
õîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
   12. Íàëè÷èå ïðèíóäèòåëüíîãî âîçäóøíîãî îõëàæäåíèÿ.
   13. Çàçåìëåííûé âûõîäíîé çàæèì èëè ïîòåíöèàëû çàæèìîâ îò-
íîñèòåëüíî êîðïóñà ïðèáîðà.
   14. Çàùèòà ïîòðåáèòåëåé ýíåðãèè îò ïîâûøåíèÿ âûõîäíîãî íà-
ïðÿæåíèÿ.
   15. Ñèãíàëèçàöèÿ î íåèñïðàâíîñòè â ÂÈÏ.
   16. Âðåìÿ ãîòîâíîñòè ÂÈÏ ê ðàáîòå.
   17. Êîíñòðóêòèâíûå òðåáîâàíèÿ (ãàáàðèòíûå ðàçìåðû, êîìïî-
íîâêà).
   18. Ñïîñîá êîíòðîëÿ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.
   19. ÊÏÄ ÂÈÏ.
                   Äîïîëíèòåëüíûå òðåáîâàíèÿ
     1. Õàðàêòåð è ñosϕ íàãðóçêè.
     2. Äîïóñòèìîå èñêàæåíèå ôîðìû êðèâîé âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.

           2.2. ÂËÈßÍÈÅ ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÍÀÏÐßÆÅÍÈß
             ÏÈÒÀÞÙÅÉ ÑÅÒÈ ÍÀ ÏÀÐÀÌÅÒÐÛ ÂÈÏ
   Ïðîìûøëåííàÿ ñåòü ïåðåìåííîãî òîêà ñ ÷àñòîòîé 50 Ãö èìååò
íåñòàáèëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ ± 5 %. Â ìàëîìîùíûõ ñåòÿõ êîëåáàíèÿ
äîñòèãàþò ± (20–10) %. Äëÿ ñåòåé 400 Ãö ÷àñòî íåñòàáèëüíîñòü
ñîñòàâëÿåò ±(2–3) %. Ñðàâíèòåëüíî íåìíîãèå ïîòðåáèòåëè òðåáóþò
12


áîëåå òî÷íóþ ñòàáèëèçàöèþ. Îäíàêî è ýòîò óðîâåíü ïðàêòè÷åñêè
íåâîçìîæíî ïîääåðæàòü áåç ñïåöèàëüíûõ ñòàáèëèçèðóþùèõ óñò-
ðîéñòâ.
   Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ:
   1. Ïàäåíèåì íàïðÿæåíèÿ â òîêîïðîâîäÿùåì êàáåëå.
   2. Òðàíñôîðìàòîð äîïóñêàåò ðàçáðîñ çíà÷åíèé êîýôôèöèåíòà òðàíñ-
ôîðìàöèè.
   3. ÂÈÏ îáëàäàåò âíóòðåííèì ñîïðîòèâëåíèåì.
   4. Ïðîöåíòíîå èçìåíåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå âûïðÿìèòåëÿ
áîëüøå, ÷åì ó íàïðÿæåíèÿ ïèòàþùåé ñåòè.
   Íà âûõîäå íåñòàáèëèçèðîâàííîãî ÂÈÏ íåñòàáèëüíîñòü íàïðÿæåíèÿ
ñ ó÷åòîì âñåõ äåñòàáèëèçèðóþùèõ ôàêòîðîâ ñîñòàâëÿåò ± (10–20) %.
   Ïðè ïðèìåíåíèè îáùåãî ñåòåâîãî ñòàáèëèçàòîðà (òèðèñòîðíîãî,
ôåððîðåçîíàíñíîãî è ò. ï.) ïðîèñõîäèò èñêàæåíèå ôîðìû êðèâîé
âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ÂÈÏ. Ïîýòîìó ïîëó÷èòü îò òàêèõ ñòàáèëè-
çàòîðîâ îäèíàêîâûå êîýôôèöèåíòû ñòàáèëèçàöèè ïî äåéñòâóþùåìó
è ñðåäíåìó çíà÷åíèþ íåëüçÿ.  âûõîäíîì íàïðÿæåíèè ïîÿâëÿåòñÿ
ñóáãàðìîíè÷åñêàÿ ñîñòàâëÿþùàÿ.
   Íàëè÷èå ñóáãàðìîíè÷åñêîé ñîñòàâëÿþùåé âûõîäíîãî íàïðÿæå-
íèÿ îáúÿñíÿåòñÿ ìîäóëÿöèåé è ïåðåêîñîì ôàç, à òàêæå ïåðåêðûòèåì
ôàç èç-çà òîãî, ÷òî óãîë êîììóòàöèè γ≠0.
   Íåäîñòàòêè:
   1. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïðîìåæóòî÷íîé ÷àñòîòû íåîáõîäèì äîïîëíè-
òåëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü.
   2. Óâåëè÷èâàþòñÿ ïîòåðè â ÂÈÏ.
   3. Âîçðàñòàþò íàâîäêè.
   4. ÂÈÏ âëèÿþò íà èñêàæåíèå ôîðìû êðèâîé ïèòàþùåãî íàïðÿ-
æåíèÿ.

        2.3. ÂËÈßÍÈÅ ÈÇÌÅÍÅÍÈß ÒÎÊÀ ÍÀÃÐÓÇÊÈ
                  ÍÀ ÏÀÐÀÌÅÒÐÛ ÂÈÏ
   Ëþáîé ÂÈÏ èìååò âíóòðåííåå ñîïðîòèâëåíèå Râí, è ÷åì îíî áîëü-
øå, òåì áîëüøå èçìåíåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè èçìåíåíèè
òîêà íàãðóçêè. Ïîýòîìó ïðè ïðîåêòèðîâàíèå ÂÈÏ ñòðåìÿòñÿ ñäå-
ëàòü Râí êàê ìîæíî ìåíüøèì, çà èñêëþ÷åíèåì ñòàáèëèçàòîðîâ òîêà,
ó êîòîðûõ Zâí äîëæíî áûòü âåëèêî.
   Äëÿ óìåíüøåíèÿ Râí ó ÂÈÏ: ïðèìåíÿþò âåíòèëè ñ ìàëûì Râí;
óìåíüøàþò ñîïðîòèâëåíèå ñîåäèíèòåëüíûõ ïðîâîäîâ, ðàñïîëàãàÿ
ïîòðåáèòåëè ðÿäîì ñ ÂÈÏ.
   Ó ÂÈÏ, ñîäåðæàùèõ L-C-ôèëüòðû, ïðè ñîâïàäåíèè ñîáñòâåííîé
÷àñòîòû ôèëüòðà ñ ÷àñòîòîé èìïóëüñíîãî èçìåíåíèÿ òîêà íàãðóçêè,
                                                               13


äèíàìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå ÂÈÏ äîñòèãàåò ìàêñèìàëüíîãî çíà÷å-
íèÿ è çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò Râí. Ýòî ñïðàâåäëèâî ïðè íåïðåðûâ-
íîì èçìåíåíèè òîêà íàãðóçêè. Ïðè ÷èñòî åìêîñòíîì ôèëüòðå äèíà-
ìè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå îïðåäåëÿåòñÿ çíà÷åíèåì åìêîñòè ôèëüòðà.
Âî âñåõ ÂÈÏ ñ L-C-ôèëüòðàìè ïðè ñáðîñå è íàáðîñå íàãðóçêè ïðîèñ-
õîäèò ïîâûøåíèå èëè ñíèæåíèå âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.

2.4. Ó×ÅÒ ÂËÈßÍÈß ÒÅÌÏÅÐÀÒÓÐÛ ÎÊÐÓÆÀÞÙÅÉ ÑÐÅÄÛ
              ÏÐÈ ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÈ ÂÈÏ
   Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ÂÈÏ íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü äèàïàçîí èçìå-
íåíèÿ òåìïåðàòóðû îêðóæàþùåé ñðåäû, êîòîðàÿ îêàçûâàåò âëèÿíèå
íà ñðîê ñëóæáû, íàäåæíîñòü è ñòàáèëüíîñòü ðàáîòû ÂÈÏ. ×óâñòâè-
òåëüíû ê ðåçêèì ïåðåïàäàì òåìïåðàòóðû: êîíäåíñàòîðû; ïîëóïðî-
âîäíèêîâûå âåíòèëè; ñòàáèëèòðîíû; ðåçèñòîðû.
   Òàê, ó êîíäåíñàòîðîâ òèïà Ê50-3À, Ê50-3Â ïðè íèæíåì ïðåäåëå
îòðèöàòåëüíîé òåìïåðàòóðû åìêîñòü êîíäåíñàòîðà óìåíüøàåòñÿ íà
~50 % ïðè ÷àñòîòå ïóëüñàöèé 50, 100 Ãö, à ïðè ÷àñòîòå ïóëüñàöèé
2400 Ãö è ïðåäåëüíîé îòðèöàòåëüíîé òåìïåðàòóðå åìêîñòü óìåíü-
øèòñÿ â 8–10 ðàç, ïðè ýòîì ñîîòâåòñòâåííî âîçðàñòàþò è ïóëüñàöèè
íà âûõîäå ôèëüòðà âûïðÿìèòåëÿ. Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû â áëîêå
äî çíà÷åíèÿ, áëèçêîãî ê ïðåäåëüíîìó, íåîáõîäèìî ñíèçèòü ðàáî÷åå
íàïðÿæåíèå è ìîùíîñòü, ðàññåèâàåìóþ íà òðàíçèñòîðàõ, òèðèñòî-
ðàõ è ò. ï.
   Äëÿ ïîâûøåíèÿ íàäåæíîñòè àïïàðàòóðû ñ ó÷åòîì âñåõ äåñòàáè-
ëèçèðóþùèõ ôàêòîðîâ íåîáõîäèìî ââîäèòü êîýôôèöèåíò çàïàñà Kç
ïî îòíîøåíèþ ê ïðåäåëüíî äîïóñòèìûì çíà÷åíèÿì ïàðàìåòðîâ:
   – äëÿ ðåçèñòîðîâ Kç = 0,5 (ïî ìîùíîñòè);
   – äëÿ êîíäåíñàòîðîâ, äèîäîâ Kç = 0,7 (ïî íàïðÿæåíèþ);
   – äëÿ òðàíçèñòîðîâ Kç = 0,8 (ïî òåìïåðàòóðå),
                           Ðàáî÷åå çíà÷åíèå ïàðàìåòðà
             ãäå K ç =                                  .
                         Çíà÷åíèå ïàðàìåòðà ïî ïàñïîðòó

                 2.5. ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ ÂÈÏ
   Óäåëüíûå ïîêàçàòåëè ïî ìàññå, îáúåìó è ñòîèìîñòè ÂÈÏ ñ áåñ-
òðàíôîðìàòîðíûì âõîäîì â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿþòñÿ õà-
ðàêòåðèñòèêàìè ïðèìåíÿåìûõ â íèõ ýëåìåíòîâ: êîíäåíñàòîðîâ, ñãëà-
æèâàþùèõ ôèëüòðîâ, äèîäîâ, óñòðîéñòâ âûïðÿìëåíèÿ, òðàíçèñòî-
ðîâ, èíâåðòîðîâ, èìïóëüñíûõ ñòàáèëèçàòîðîâ íàïðÿæåíèÿ, òðàíñ-
ôîðìàòîðîâ è äðîññåëåé. Îò ñîñòîÿíèÿ ýëåìåíòíîé áàçû ÂÈÏ âî
ìíîãîì çàâèñèò åãî ñõåìíîå ðåøåíèå.
14


   Íà ðèñ. 7 ïðèâåäåíà îáîáùåííàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÂÈÏ ñ
áåñòðàíôîðìàòîðíûì âõîäîì, ðàññ÷èòàííîãî íà âûõîäíóþ ìîùíîñòü
10–300 Âò èñõîäÿ èç êîìïëåêòàöèè åå ýëåìåíòàìè ñ óêàçàíèåì ïðè-
ìåðíîãî îáúåìà, çàíèìàåìîãî ôóíêöèîíàëüíûì óçëîì â îáùåì îáúå-
ìå ÂÈÏ. Íà ñõåìå îáîçíà÷åíî: ÑÔ – ïîìåõîïîäàâëÿþùèé ñåòåâîé
ôèëüòð; ÂÍ – âûïðÿìèòåëü íèçêî÷àñòîòíûé; ÔÍ – ñãëàæèâàþùèé
ôèëüòð íèçêî÷àñòîòíûé; È – èíâåðòîð; ÓÓ – óñòðîéñòâî óïðàâëå-
íèÿ; Ò – òðàíñôîðìàòîð âûñîêî÷àñòîòíûé;  – âûïðÿìèòåëü âû-
ñîêî÷àñòîòíûé; Ô – ôèëüòð âûñîêî÷àñòîòíûé; Uóïð – ñèãíàë çàäà-
íèÿ; Uîñí – ñèãíàë îáðàòíîé ñâÿçè ïî íàïðÿæåíèþ íàãðóçêè.

∼     ÑÔ      ÂÍ       ÔÍ          È         Ò      ÂÂ       ÔÂ
    5−20 %   1−5 %   5−15 %     10−25 %   1−10 %   1−5 %   5−10 %


                         Uóïð             Uîñí
                                  ÓÓ
                           ∼
                                2−10 %    ∼
             Ðèñ. 7. Îáîáùåííàÿ ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ÂÈÏ

   Íà ðèñ. 8, à–å ïðèâåäåíû çàâèñèìîñòè ìàññû óçëîâ îò òîêà íà-
ãðóçêè äëÿ âûõîäíûõ íàïðÿæåíèé ÂÈÏ 5,12,27 Â (êðèâûå 1, 2, 3,)
ñîîòâåòñòâåííî äëÿ âûïðÿìèòåëåé íèçêî÷àñòîòíîãî (à) è âûñîêî÷àñ-
òîòíîãî (á), ôèëüòðîâ íèçêî÷àñòîòíîãî (â) è âûñîêî÷àñòîòíîãî (ã),
ðåãóëèðóåìîãî èíâåðòîðà (ìàññà òðàíçèñòîðîâ òèïà 2Ò808À è ðàäè-
àòîðà), âûïîëíåííîãî ïî ìîñòîâîé ñõåìå è ðàáîòàþùåãî íà ÷àñòîòå
20 êÃö (ä), òðàíñôîðìàòîðà (å), ðàáîòàþùåãî íà òîé æå ÷àñòîòå.
    çàâèñèìîñòè îò ïðîïóñêàåìîãî ñïåêòðà ÷àñòîò ïîìåõîïîäàâëÿ-
þùèå ôèëüòðû ÑÔ äåëÿòñÿ íà íèçêî÷àñòîòíûå, âûñîêî÷àñòîòíûå,
ïîëîñîâûå è ðåæåêòîðíûå. Íàïðèìåð, â ÂÈÏ óñòðîéñòâ âû÷èñëè-
òåëüíîé òåõíèêè ïðèìåíÿþòñÿ øèðîêîïîëîñíûå ôèëüòðû íèçêèõ
÷àñòîò. Åñëè äèàïàçîí ÷àñòîò óçêèé è òðåáóåòñÿ áîëüøîå çàòóõàíèå
ýëåêòðîìàãíèòíûõ ïîìåõ, ïðèìåíÿþò ðåæåêòîðíûå ôèëüòðû.
   Âûïðÿìèòåëüíûå äèîäû äëÿ íèçêî÷àñòîòíûõ óñòðîéñòâ âûïðÿì-
ëåíèÿ õàðàêòåðèçóþòñÿ ñëåäóþùèìè îñíîâíûìè ïàðàìåòðàìè: ïî-
ñòîÿííûì îáðàòíûì íàïðÿæåíèåì Uîáð, ñðåäíèì çíà÷åíèåì ïðÿìîãî
òîêà Iïð, èìïóëüñíûì ïðÿìûì òîêîì Iè.ïð, îáåñïå÷èâàþùèì ðåæèì
çàðÿäà êîíäåíñàòîðà ôèëüòðà, à òàêæå ìàññîé è îáúåìîì (òèïîì
êîðïóñà).
   Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî ìàññà Gâí äèîäîâ âûïðÿìèòåëÿ, ïîä-
êëþ÷àåìîãî ê îäíîôàçíîé ñåòè 220, 115  (50, 400 Ãö) äëÿ âûõîä-
íûõ íàïðÿæåíèé èñòî÷íèêà 5, 12  è äèàïàçîíà èçìåíåíèÿ òîêà

                                                                    15


à)                                                  á)
Gâí, êã                                             Gââ, êã
                                                                                     3
     0,2                              3                  1
                                                                                 2
 0,15                                                0,75

     0,1                                   2          0,5
                                                                                 1
 0,05                                          1     0,25


           10       20   30       À            50             10   20   30   À           50
                                  Ií                                         Ií
â)                                                  ã)
Gôí, êã         3                                   Gôâ, êã
                                   2                                                 3
     0,8                                              0,2
                                       3
                                               1
     0,6                                             0,15
                                                                                     2
     0,4                                   2          0,1

                                                                                              1
     0,2                                       1     0,05


           10       20   30       À            50             10   20   30   À           50
                                  Ií                                         Ií
ä)                                                  å)
                         3                                               3
 Gn, êã                                             Gò, êã

     0,8                                   2          0,8

     0,6                                              0,6
                                                                                     2
     0,4                                   1          0,4
                                                                                         1
     0,2                                              0,2


           10       20       30   À            50             10   20   30   À           50
                                  Ií                                         Ií


                Ðèñ. 8. Âåñîâûå õàðàêòåðèñòèêè óçëîâ ÂÈÏ

16


íàãðóçêè 5–50 À ñîñòàâëÿåò 50 ã (êðèâàÿ 1, ðèñ. 8, à), à ïðè ïîä-
êëþ÷åíèè âûïðÿìèòåëÿ ê òðåõôàçíîé ñåòè ïðè òåõ æå óñëîâèÿõ
ñîñòàâèò 80 ã (êðèâàÿ 2, ðèñ. 8, à). Ïðè ïîäêëþ÷åíèè âûïðÿìèòåëÿ
ê ñåòè 115 Â, 400 Ãö è íàïðÿæåíèè íà âûõîäå ÂÈÏ 27 Â åãî ìàññà
íà÷èíàåò ðåçêî óâåëè÷èâàòüñÿ, íà÷èíàÿ ñ òîêà íàãðóçêè Ií=20 À
(êðèâàÿ 3), ÷òî îáóñëîâëåíî íåîáõîäèìîñòüþ ïàðàëëåëüíîãî âêëþ-
÷åíèÿ äèîäîâ.
   Âûñîêî÷àñòîòíûå âûïðÿìèòåëè â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ íàïðÿ-
æåíèÿ íà íàãðóçêå ìîæíî ðàçäåëèòü íà íèçêîâîëüòíûå (2–3 Â) è
âûñîêîâîëüòíûå (30–500 Â), ÷òî îïðåäåëÿåò ïðèìåíåíèå ñîîòâåò-
ñòâóþùèõ äèîäîâ. Äëÿ ìîùíûõ íèçêîâîëüòíûõ âûñîêî÷àñòîòíûõ
äèîäîâ âàæíûì ïàðàìåòðîì ñëóæèò âðåìÿ âîññòàíîâëåíèÿ îáðàòíî-
ãî ñîïðîòèâëåíèÿ äèîäà tâîñ, êîòîðîå îïðåäåëÿåò äëèòåëüíîñòü ðåæè-
ìà "ñêâîçíûõ" òîêîâ â ñõåìå âûïðÿìëåíèÿ. Ýòî óâåëè÷èâàåò êîììó-
òàöèîííûå ïîòåðè íå òîëüêî â äèîäàõ âûïðÿìèòåëÿ, íî è â òðàíçè-
ñòîðàõ èíâåðòîðà. Ïðè ýòîì ýëåìåíòû èñòî÷íèêà îêàçûâàþòñÿ â
ðåæèìå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ, ÷òî ñîçäàåò óñëîâèÿ äëÿ êîììóòàöè-
îííûõ âûáðîñîâ íà ôðîíòàõ ïåðåêëþ÷åíèÿ, âåäóùèõ ê îòêàçó èñ-
òî÷íèêà. Âðåìÿ tâîñ äîëæíî áûòü â 3–4 ðàçà ìåíüøå âðåìåíè âûê-
ëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà è ñîîòâåòñòâîâàòü äëÿ ñîâðåìåííûõ âûñîêî÷à-
ñòîòíûõ âûïðÿìèòåëüíûõ äèîäîâ tâîñ=0,3–0,5 ìêñ. Âëèÿíèå âðåìå-
íè tâîñ äèîäà íà ðîñò ïîòåðü â òðàíçèñòîðàõ èíâåðòîðà èëëþñòðèðó-
åòñÿ çàâèñèìîñòüþ òåìïåðàòóðû ïåðåãðåâà êîðïóñà Òïåð °Ñ òðàíçèñ-
òîðà îò âûõîäíîé ìîùíîñòè Ðí èíâåðòîðà, êîòîðàÿ èìååò âèä, ïðåä-
ñòàâëåííûé íà ðèñ. 9, ãäå êðèâàÿ 1 ñîîòâåòñòâóåò èñïîëüçîâàíèþ â
âûïðÿìèòåëå äèîäîâ òèïà 2Ä213, à
êðèâàÿ 2 – äèîäîâ Øîòêè. Êîììó-         Òïåð, °Ñ
òàöèîííûå ïîòåðè äèîäà, à, ñëåäî-
âàòåëüíî, ÊÏÄ âûïðÿìèòåëÿ è
                                                              1
îáúåì ðàäèàòîðà ñóùåñòâåííî çàâè-
ñÿò îò ÷àñòîòû âûïðÿìëåííîãî íà-         6
ïðÿæåíèÿ. Íàïðèìåð, ïðè ÷àñòîòå                                    2
1–40 êÃö ÊÏÄ âûïðÿìèòåëÿ ðàâíî           4
0,81–0,78, à ïðè ÷àñòîòå 100 êÃö
ñíèæàåòñÿ äî 0,75. Ïðè÷åì, åñëè          2
âûïðÿìèòåëü, ðàáîòàþùèé íà ÷àñ-            10 20     30 Âò      50
òîòå 1 êÃö ñ âûõîäíûì íàïðÿæåíè-
                                                           Ðí
åì 5 Â è òîêîì íàãðóçêè 20 À áåç
ïðèíóäèòåëüíîé âåíòèëÿöèè, èìååò               Ðèñ. 9. Çàâèñèìîñòü
òåïëîîòâîäÿùèé ðàäèàòîð îáúåìîì        òåìïåðàòóðû ïåðåãðåâà êîðïóñà
                                            òðàíçèñòîðà îò âûõîäíîé
0,06 äì3, òî ïðè ÷àñòîòå 5 êÃö ïðè
                                                ìîùíîñòè

                                                                 17


òåõ æå óñëîâèÿõ ðàäèàòîð äîëæåí èìåòü îáúåì â 0,64 äì3, ò. å.,
óâåëè÷èòñÿ â 10 ðàç. Ïðÿìîå ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ äèîäà ∆Uïð îêà-
çûâàåò ñèëüíîå âëèÿíèå íà ÊÏÄ äëÿ íèçêîâîëüòíûõ ÂÈÏ.
   Ìåíüøèå ∆Uïð=0,4–0,6 Â (ïðè 100 À) èìåþò äèîäû ñ áàðüåðîì
Øîòêè (âðåìÿ âîññòàíîâëåíèÿ íå áîëåå 0,1 ìêñ). Íåäîñòàòêîì ýòèõ
äèîäîâ ÿâëÿåòñÿ áîëüøîé îáðàòíûé òîê (74 ìA äëÿ äèîäà 2Ä219 ) è
ìàëîå äîïóñòèìîå îáðàòíîå íàïðÿæåíèå (20–40 Â), ÷òî ñíèæàåò íà-
äåæíîñòü ÂÈÏ.




18


          3. ÏÐÎÅÊÒÈÐÎÂÀÍÈÅ ÂÛÏÐßÌÈÒÅËÅÉ
   Äëÿ ïèòàíèÿ ÂÈÏ ñ áåñòðàíôîðìàòîðíûì âõîäîì ñåòåâîå íà-
ïðÿæåíèå äîëæíî áûòü âûïðÿìëåíî, à ïóëüñàöèè ñãëàæåíû. Â
îòëè÷èè îò âûïðÿìèòåëåé, ïðèìåíÿåìûõ äëÿ íåïîñðåäñòâåííîãî
ïèòàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ óñòðîéñòâ, â äàííîì ñëó÷àå òðåáîâà-
íèÿ ê ïóëüñàöèÿì âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ íå ÿâëÿþòñÿ æåñò-
êèìè. Ïîñêîëüêó âûñîêî÷àñòîòíûå ïðåîáðàçîâàòåëè, ïèòàåìûå
ýòèì íàïðÿæåíèåì, ïðàêòè÷åñêè âñåãäà èìåþò öåïè îòðèöàòåëü-
íîé îáðàòíîé ñâÿçè ïî íàïðÿæåíèþ è îáëàäàþò ïîëîñîé ïðîïóñ-
êàíèÿ äî íåñêîëüêèõ äåñÿòêîâ êèëîãåðö, ïóëüñàöèÿ ïèòàþùåãî
íàïðÿæåíèÿ è åãî íåñòàáèëüíîñòü ïîäàâëÿþòñÿ â íåîáõîäèìîé ñòå-
ïåíè ñ ïîìîùüþ øèðîòíî-èìïóëüñíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ. Â ýòîì
ñìûñëå âûñîêî÷àñòîòíûå ñòàáèëèçèðîâàííûå ïðåîáðàçîâàòåëè ÿâ-
ëÿþòñÿ âåñüìà ýôôåêòèâíûìè ôèëüòðàìè ñ óíèêàëüíûì ñâîéñòâîì:
ïîäàâëåíèå ïóëüñàöèé â íèõ îñóùåñòâëÿåòñÿ áåç ïðèìåíåíèÿ ðå-
àêòèâíûõ ýëåìåíòîâ, áåç ñóùåñòâåííûõ çàòðàò ìîùíîñòè è òåì
ýôôåêòèâíåå, ÷åì íèæå ÷àñòîòà ïóëüñàöèé âûïðÿìëåííîãî íàïðÿ-
æåíèÿ. Äîïóñòèìûé ðàçìàõ ïóëüñàöèé (äâîéíàÿ àìïëèòóäà) íà
âûõîäå âûïðÿìëåíèÿ ìîæåò äîñòèãàòü 40 % è ÷àñòî ëèìèòèðóåò-
ñÿ òîëüêî óðîâíåì íàïðÿæåíèÿ äîïóñòèìîãî äëÿ ýëåêòðîëèòè÷åñ-
êèõ êîíäåíñàòîðîâ ôèëüòðà [2].

          3.1. ÑÅÒÅÂÛÅ ÂÛÏÐßÌÈÒÅËÈ ÄËß ÂÈÏ
            Ñ ÁÅÑÒÐÀÍÔÎÐÌÀÒÎÐÍÛÌ ÂÕÎÄÎÌ
   Â òðåõôàçíîì ìîñòîâîì âûïðÿìèòåëå (ðèñ. 10) ðàçìàõ ïóëüñà-
öèé ñîñòàâëÿåò 11,4 % ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ âûïðÿìëåííîãî íàïðÿ-
æåíèÿ, ïîýòîìó ýòîò âûïðÿìèòåëü, êàê ïðàâèëî, íå òðåáóåò ñãëà-
æèâàíèÿ ïóëüñàöèé. Âêëþ÷åíèå âûñîêî÷àñòîòíîãî êîíäåíñàòîðà
íåáîëüøîé åìêîñòè äîñòàòî÷íî äëÿ çàìûêàíèÿ âûñîêî÷àñòîòíûõ
ñîñòàâëÿþùèõ êîììóòàöèîííûõ ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ ðàáîòîé
ïðåîáðàçîâàòåëÿ êëþ÷åâîãî ïðèíöèïà äåéñòâèÿ.
   Òðåõôàçíûé âûïðÿìèòåëü ñî ñðåäíåé òî÷êîé (ðèñ. 11) èñïîëü-
çóåòñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ïåðâè÷íàÿ ñåòü èìååò íåéòðàëüíûé
ïðîâîä è íàïðÿæåíèå, ïîëó÷àåìîå íà âûõîäå òðåõôàçíîãî ìîñòî-

                                                           19


âîãî âûïðÿìèòåëÿ, ïðåâûøàåò äîïóñòèìîå íàïðÿæåíèå äëÿ òðàíçè-
ñòîðîâ ïðåîáðàçîâàòåëÿ.

                                                À

                                                Â
                                 Ñô
                                                Ñ
                                                               Ñô




     Ðèñ. 10. Òðåõôàçíûé ìîñòîâîé        Ðèñ. 11. Òðåõôàçíûé âûïðÿìèòåëü
              âûïðÿìèòåëü                         ñî ñðåäíåé òî÷êîé

   Ðàçìàõ ïóëüñàöèé âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ â ýòîé ñõåìå
âûïðÿìëåíèÿ âåëèê, êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî ó÷åñòü áîëüøóþ âå-
ëè÷èíó âûñîêî÷àñòîòíûõ ñîñòàâëÿþùèõ ïóëüñàöèé. Ïîäàâëåíèå
âûñøèõ ãàðìîíèê ñ ïîìîùüþ ðåãóëèðîâàíèÿ íåðàöèîíàëüíî,
òàê êàê ïîòðåáóåò ðåçêîãî ïîâûøåíèÿ ÷àñòîòû ØÈÌ ïî ñðàâ-
íåíèþ ñ îïòèìàëüíîé ïî êðèòåðèþ ìèíèìóìà îáúåìà ÂÈÏ. Ïî-
ýòîìó íà âûõîäå òðåõôàçíîãî âûïðÿìèòåëÿ ñî ñðåäíåé òî÷êîé
íåîáõîäèì åìêîñòíîé ôèëüòð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ðàçìàõ ïóëü-
ñàöèé óìåíüøàþò. Óðîâåíü âûñøèõ ãàðìîíèê ïðè ýòîì ñóùå-
ñòâåííî ñíèæàåòñÿ.
   Íåîáõîäèìàÿ åìêîñòü êîíäåíñàòîðà ôèëüòðà Cô ðàññ÷èòûâàåò-
ñÿ ïî ôîðìóëå
                                     P
                          Cô =              ,                        (1)
                                 3Um fc ∆Uï
ãäå Ð – ìîùíîñòü íà âûõîäå âûïðÿìèòåëÿ, Âò; ∆Uï – ìàêñèìàëü-
íî äîïóñòèìûé ðàçìàõ ïóëüñàöèé âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ, Â;
Um – àìïëèòóäíîå çíà÷åíèå âûïðÿìëåííîãî íàïðÿæåíèÿ, Â; fñ –
÷àñòîòà ïèòàþùåé ñåòè, Ãö.
   Åìêîñòü äëÿ îäíîôàçíîãî âûïðÿìèòåëÿ îïðåäåëÿåòñÿ
                                     P
                          Cô =              .                        (2)
                                 2Um fc ∆Uï
   Îäíîôàçíûå âûïðÿìèòåëè ñ óäâîåíèåì íàïðÿæåíèÿ ïîçâîëÿþò
ïîëó÷èòü äâóïîëÿðíîå, îòíîñèòåëüíî ñðåäíåé òî÷êè, íàïðÿæåíèå,
êîòîðîå ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíî äëÿ ïèòàíèÿ ïîëóìîñòîâîãî ïðå-
îáðàçîâàòåëÿ.

20



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика