R С Г -1

Рис. 13.11. Фиксирующая цепочка

±1 с

Un о-

5 VD

Рис. 13.12. Использование защитного TRANSIL

7VD1 I

Рис. 13.13. Снаббер

Рис. 13.14. Схема ограничения индуктивных выбросов

Зачем вообще введены эти элементы в схему? Каковы критерии их выбора? Многочисленная литература, просмотренная автором в поисках ответа на эти вопросы, отличается широким плюрализмом мнений и подходов. Очень часто авторы рисуют только качественную картину, не доводя этот анализ до расчетных соотношений. Поэтому автор этой книги бьш вынужден разработать собственный метод расчета фиксирующих элементов и поставить несколько экспериментов по его проверке. Проведенные исследования показали правильность предположений, поэтому автор спешит поделиться результатами своего исследования с читателем.

Итак, стремление индуктивного элемента сохранить величину тока через себя, как мы уже знаем, создает выброс напряжения на его выводах. Это напряжение (Uj) складывается с напряжением питания ({/„), как показано на рис. 13.15, и может «пробить» ключевой транзистор:

U = Ul+U„.

Рис. 13.15. Пояснение ситуации, в которой возможен пробой ключевого элемента

Перенапряжение на выводах ключевого элемента можно определить из следующего соотношения:

Y(l-Y)„ 2Lf

При правильном выборе индуктивного элемента перенапряжение на ключевом элементе при у = 0,5 составит:

С/,а = 2U„ .

А если произойдет обрыв нагрузки? Напряжение на ключевом транзисторе, хоть й на короткое время, повышается - появляется значительный индуктивный выброс. Схема стабилизации, конечно, отследит изменение нагрузки - уменьшит коэффициент заполнения или повысит частоту преобразования. Однако реакция схемы управления никогда не бывает мпювенной, поскольку она всегда обладает некоторой инерционностью. Уследить же за короткими индуктивными выбросами принципиально невозможно.

\ Насколько разрушительны последствия потенциального пробоя, автору не раз приходилось наблюдать в процессе своих экспериментов с силовой техникой. Пробой силовых транзисторов почти всегда характеризуется коротким замыканием его силовых электродов. Вслед за пробоем транзистора выгорает первичная обмотка трансфор-

j матора. Случаи, когда схема управления остается невредимой, весьма редки. Поэтому, забегая вперед, дам совет: нужно обезопасить хотя бы трансформатор от выгорания, предусмотрев во входной цепи предохранитель.

Как работает фиксирующая цепочка? Если мы внимательно рассмотрим трансформатор в фазе передачи энергии в нагрузку (рис. 13.16), то увидим, что в первичной обмотке, нагруженной эле-

ментами R, С, VD, также появляется электрический ток, наведенный в ней током вторичной обмотки. Этот ток заряжает емкость С, напряжение на которой в установившемся режиме при у = 0,5 равно напряжению питания. Теперь представим, что при размыкании ключа на первичной обмотке возник индуктивный выброс (выброс может быть связан не только с полезной индуктивностью, но также и с паразитными параметрами). Если амплитуда этого выброса больше, чем напряжение на конденсаторе С, диод VD открывается и оба напряжения выравниваются, а энергия выброса «перетекает» в конденсатор. Хорошо видно, что фиксирующая цепочка представляет собой дополнительную нагрузку для трансформатора. Добавка напряжения на конденсаторе будет:

где L„p - приведенная индуктивность первичной обмотки, включающая паразитные параметры.

VD "

Рис. 13.16. К расчету параметров фиксирующей цепочки

Выбирая емкость конденсатора соответствующим образом, можно уменьшить добавку напряжения на конденсаторе за счет энергии выброса.

Как определить номиналы элементов цепочки? Дополнительная нагрузка на трансформатор однозначно увеличит потери энергии, снизит КПД. Расчеты, проведенные автором, показали, что мощность, рассеиваемая на сопротивлении R, может находиться в пределах 2% от мощности, выделяющейся на нагрузке:

0,02Р„