ІМПУЛЬСНИЙ РЕГУЛЯТОР З ПАРАЛЕЛЬНИМ ІНДУКТИВНИМ НАКОПИЧУВАЧЕМ

Цей тип регулятора називається часто інвертує. Така назва обумовлена зміною полярності вихідної напруги щодо вхідного. Іноді його також називають знижувальним-повишаю- щим регулятором. Схема силової частини регулятора наведена на рис. 4.32.

Індуктивність L накопичує енергію при включеному стані транзистора VT, при цьому діод VD закритий, а ємність С вихідного фільтра підтримує напругу на навантаженні. При вимкненому транзисторі напруга на індуктивності змінює знак, діод відкривається і індуктивність передає накопичену енергію в навантаження R _tl і в вихідний фільтр. Цей регулятор також в залежності від параметрів схеми і навантаження може працювати в режимах безперервного і переривчастого струмів індуктивності i _L . Беручи допущення про ідеальність напівпровідникових приладів і нехтуючи пульсацією вихідної напруги, розглянемо ці режими роботи.

Мал. 4.32. Схема імпульсного регулятора з паралельним індуктивним накопичувачем

Режим роботи з безперервним струмом i _L має два інтервали за один період комутації. Діаграми напруг і струмів представлені на рис. 4.33. При включеному транзисторі VT (інтервал I) до дроселя L прикладена напруга Е і він накопичує енергію. Тривалість цього інтервалу відповідає часу включеного стану транзистора / ІКД = y7 ' _v . В інтервалі II транзистор вимкнений, і його тривалість складає? _викл = (1 - y) T _s . В інтервалі II індуктивність підключена паралельно ємності і навантаженні. Обом інтервалах відповідають еквівалентні схеми, наведені на рис. 4.34. Зміна струмів на кожному інтервалі відбувається за лінійним законом:

Знак «мінус» з'явився у формулі (4.29) тому, що вихідна напруга має инверсную полярність по відношенню до напруги джерела. Основні співвідношення для сталого режиму роботи з безперервним струмом i _L можуть бути отримані (при прийнятих припущеннях) з умови рівності вольт-секундних площ різнополярних напруг на індуктивності на інтервалах I і І:

де / _вх - середнє значення струму, споживаного від джерела.

Мал. 4.33. Діаграми напруг і струмів імпульсного регулятора з паралельним індуктивним накопичувачем в режимі безперервного струму

Мал. 4.34. Поінтервального схеми заміщення инвертирующего регулятора в режимі безперервного струму

З виразу (4.30) випливає, що вихідна напруга в даній схемі може змінюватися в широкому діапазоні від нуля при у = 0 до безкінечності пріу = 1. Цей регулятор має перевагу над розглянутими раніше. Він дозволяє регулювати вихідну напруги в широкому діапазоні, причому як знижувати, так і підвищувати його щодо напруги вхідного джерела. Слід зазначити, що в реальних пристроях втрати потужності обмежують вихідна напруга, але не усувають небезпеку виходу з ладу елементів під впливом підвищеної напруги.

Пульсацію в сталому режимі можна оцінити за методикою, яку застосовували в підпункті 4.2.5. Оскільки процеси заряду-розряду ємності фільтра в обох регуляторах ідентичні, можна скористатися для визначення Д U _Bblx формулою (4.26).

В області малих навантажень схема переходить в режим роботи з переривчастим струмом i _L . Па інтервалі вимкненого стану транзистора струм г, спадає до нуля раніше початку наступного періоду роботи (рис. 4.35).

Мал. 4.35. Діаграми струму і напруги дроселя в инвертирующем імпульсному регуляторі в режимі переривчастого струму

Для визначення зв'язку вихідної напруги з параметрами схеми і навантаження в режимі переривчастого струму може бути використана залежність (4.27). Це випливає з ідентичності процесів накопичення і передачі енергії в режимі переривчастого струму i _L в регуляторах з паралельним ключем. Граничні середні значення струмів індуктивності I ' _L і навантаження /' визначаються з співвідношень