Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) ( 55 ) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (55)

Когда ключ замкнут, ток от источника питания протекает через дроссель L, запасая в нем энергию. Диод VD при этом отсекает (блокирует) нагрузку и не позволяет конденсатору фш1ьтра разряжаться через замкнутый ключ. Ток в нагрузку в этот промежуток времени поступает только от конденсатора С. Далее, когда ключ закрывается, ЭДС самоиндукции дросселя суммируется с выходным напряжением и энергия тока дросселя отдается в нагрузку. При этом выходное напряжение и„ оказывается больше входного U.

Следует обратить внимание на то, что, в отличие от чопперной схемы, дроссель L не является элементом фильтра, а выходное напряжение становится больше входнето на величину, определяемую индуктивностью дросселя L и скважностью работы ключа. Рабочий цикл бустерной схемы также состоит из двух фаз: фазы заряда дросселя и фазы его разряда на нагрузку.

Фаза заряда дросселя

В данной фазе, схематически показанной на рис. 10.2, ключевой элемент коммутирует нижний вывод индуктивного элемента к общему проводу схемы. Соотношение между напряжением на дросселе и током через него в общем случае определяется:

Поскольку в данном сл>ае Ui=Ujj,a напряжение питания является постоянной величиной, то оба вывода дросселя оказываются под-юпоченными к источнику питания с низким внутренним сопротивлением. Мы получаем очень интересный результат.

Итак,

di,=\u,dt,

а, проинтегрировав, получим простое выражение для тока заряда дросселя:

Давайте осмыслим полученнуто формулу. Предположим, что в момент замыкания ключа ток в индуктивном элементе Z вообще отсутст-



вует. После замыкания ключа ток появляется в обмотке дросселя не скачкообразно, а начинает нарастать по линейному закону. Нарастание тока в дросселе будет происходить до тех пор, пока ключ не разомкнётся.

При прочих равных условиях (напряжении питания и времени заряда) ток в индуктивном элементе к моменту окончания времени заряда будет тем больше, чем меньше индуктивность L. Этот простой, но очень важный вывод мы сделали исходя из того, что в полученном выражении индуктивность L стоит в знаменателе. Понятно, что чем меньше индуктивность, тем легче дросселю «набирать» ток. Зависимость скорости нарастания от величины индуктивности показана на рис. 10.3.


L1<L2<L3

у 1-2

Рис, 10.2. Зарядная фаза бустерного преобразователя

Рис. 10.3. Влияние вел1мины индуктивности на скорость нарастания зарядного тока

Фаза разряда дросселя

Мы уже хорошо знаем, что основное свойство индуктивного элемента - стремленрю к поддержанию величрп1Ы и направления протекающего через него тока. Поэтому при размыкании ключа направление разрядного тока совпадет по направлению с зарядным током i. Разрядный ток замыкается через диод VD на нагрузку и подзаряжает конденсатор С, как показано на рис. 10.4.

Теперь нам станет понятно, что напряжение на нагрузке может быть больше напряжения питания. Согласно теории электрических цепей, напряжение на обкладках конденсатора и ток, протекающий через него, связаны следующим соотношением:

С-»

idt.




Рис. 10.4. Разрядная фаза бустерного преобразователя

Мы можем приближенно считать, что дроссель в фазе разряда как бы является источником постоянного тока, поэтому

где Uq - напряжение на конденсаторе к моменту окончания заряда дросселя (заряд дросселя L и разряд конденсатора С происходят одновременно).

Добавка напряжения Af/, компенсирующая убыль энергии дросселя за счет разряда на нагрузку, будет:

АС/ =

Что это означает? Последовательно, за несколько щхклов «заряд-разряд» можно увеличивать напряжение на нагрузке, причем, на первый взгляд, никаких ограничений на его потолок найти не удастся. Важно лишь, чтобы показанная на рисунке 10.5 добавка АС< АС/.


Рис. 10.5. График нарастания выходного напряжения



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) ( 55 ) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)