Генератор с переключением тока (ГПТ)
Рисунок 5– Функциональная схема ГПТ. В качестве нагрузки используется параллельный колебательный контур
1. Исходные положения:
А) считаем, что транзисторы по своим свойствам близкими к идеальным, т.е. пренебрегаем падением напряжения на них в проводящем состоянии, а также полагаем, что они являются безынерционными.
Б) индуктивность дросселя в цепи питания велика (Lдр →∞);
В) добротность параллельного контура Q>>1.
2. С учетом принятых допущений можно считать, что через дроссель протекает неизменный по величине ток, равный I0. При поочередном открывании диагоналей моста происходит изменение направления протекания тока I0 через нагрузку. Т.е. можно считать, что ток, протекающий через нагрузку, имеет вид знакопеременных прямоугольных импульсов с амплитудой I0. Первая гармоника этого тока равна
3. Первая гармоника тока возбуждает на нагрузочном контуре напряжение гармонической формы
. (9)
При этом 
где 
– эквивалентное сопротивление настроенного параллельного контура. С учетом условия Q>>1 вкладом высших гармоник тока в падение напряжения на контуре можно пренебречь.
Напряжение в точке подключения дросселя к транзисторному мосту имеет вид выпрямленных полуволн гармонической формы. Это происходит благодаря тому, что дроссель обеспечивает развязку по переменному току источника питающего напряжения и транзисторного моста. В тоже время, как известно, сопротивление дросселя постоянному току равно нулю, поэтому постоянная составляющая напряжения на нижней клемме дросселя равна Е.
|
|
|
Вычислив среднее значение последовательности выпрямленных полуволн с амплитудой 
и приравняв это выражение Е, получим условие для определения неизвестной амплитуды напряжения на контуре
Из (10) найдем амплитуду первой гармоники тока и потребляемый ток
4. Мощность, потребляемая от источника питания
5. Мощность в нагрузке
Нетрудно убедиться, что предположение об идеальности ключей приводит к условию 
В случае ГПТ справедливы сделанные выше применительно к ГПН замечания относительно результата 
Следует обратить внимание также на то, что в схеме ГПТ нет необходимости использовать диоды встречного тока.
Принцип устранения коммутационных потерь в транзисторных ключах в режиме классов Е и DE.
Мостовой двухтактный КГ класса Е
Рисунок 6
Рисунок 7 – Форма напряжения на емкости формирующего контура и тока через открытый ключ
4. Генератор класса DE
Применение ключевых методов при усилении сигналов с изменяющейся огибающей. Широтно-импульсная модуляция.
|
|
|
Как было показано выше (см. (1)), напряжение типа «меандр», которое прикладывается к нагрузке ГПН, содержит в своем спектре неограниченное число высших гармоник. Поэтому при использовании ГПН в качестве усилителя мощности РПдУ необходимо ослабить высшие гармоники до уровня, соответствующего требованиям электромагнитной совместимости.
Наиболее заметный уровень имеют гармоники, ближайшие к основной (третья, пятая, ...). Их труднее всего подавить с помощью фильтров. Кроме того, нужно иметь в виду, что в напряжении типа «меандр» доля энергии, приходящаяся на высшие гармоники, составляет 19% и если непосредственно пытаться ослабить эти гармоники с помощью фильтра, то определенная часть этой энергии рассеется в виде тепловых потерь в элементах фильтра и в транзисторах, что приведет к снижению КПД.
С учетом изложенного, более рациональным представляется формирование в ключевом генераторе выходного напряжения ступенчатой формы (рисунок 11).
Рисунок 11
Разложив это напряжение в ряд Фурье, получим:
Угловые координаты ступеней определяют из условия компенсации в выходном напряжении высших гармоник, ближайших к основной:
|
|
|
Широтно-импульсная модуляция
Диаграмма формирования сигнала с ШИМ
Рисунок 12
Важным моментом является то, что ШИМ любого рода может быть односторонней (рис. 12) и двухсторонней (рис. 13 ).
Рисунок 13
ШИМ различают на:
– однополярную нереверсивную (ОНМ) (рис. 12);
– однополярную реверсивную (ОРМ) (рис. 14, верхняя диаграмма);
– двухполярную реверсивную (ДРМ) (рис. 14, нижняя диаграмма).
Рисунок 14 – Форма выходного сигнала при ОРМ и ДРМ
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 492; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!