Курсовая работа: Блок питания мониторов
При изменении только лишь длительности импульсов управления говорят, что осуществляется так называемая широтно-импульсная модуляция ШИМ (PWM - Pulse Width Modulation).
В схеме с блокинг-генератором чаше всего реализовано частотно-импульсное регулирование, в схеме же обратноходового преобразователя с внешним возбуждением выполняется широтно-импульсное регулирование.
Упрощенная схема автоколебательного блокинг-генератора в обратноходовом преобразователе приведена на рис.1. а.
Основу блокинг-генератора составляют транзистор Q и трансформатор Т1. Цепь положительной обратной связи образована вторичной обмоткой трансформатора, конденсатором С и резистором R , ограничивающим ток базы. Резистор Ra создает контур разряда конденсатора на этапе закрытого состояния транзистора.
Диод D исключает прохождение в нагрузку RH импульса напряжения отрицательной полярности, возникающего при запирании транзистора. Ветвь, состоящая из диода D1, резистора R1 и конденсатора С1 , выполняет функцию защиты транзистора от перенапряжения в коллекторной цепи.
Работа схемы автоколебательного блокинг-генератора поясняется временными диаграммами рис.1. б... .I. e.
При включении питания конденсатор С разряжен (Uc =0), через транзистор протекает небольшой ток базы, приводящий к заряду конденсатора С.
Наличие положительной обратной связи, обеспечивающейся соответствующим включением базовой обмотки трансформатора Т1, приводит к лавинообразному процессу увеличения базового и коллекторного токов транзистора Q.
Процесс продолжается так до тех пор, пока транзистор не перейдет в процесс насыщения (момент t2 , рис.1. б). В режиме насыщения происходит уменьшение базового тока i6 и рост тока намагничивания i" (рис.1. д), вызванного намагничиванием сердечника трансформатора.
Рис.1. Автоколебательный блокинг-генератор а) принципиальная схема б)... е) временные диаграммы
В некоторый момент времени (t3 , рис.1. д) базовый ток уменьшается настолько, что транзистор выходит из режима насыщения и коллекторный ток ik уменьшается.
Действие обратной связи приводит к запиранию транзистора. В этот период происходит разряд конденсатора и рассеивание энергии, накопленной в магнитном поле трансформатора.
В закрытом состоянии транзистора коллекторная обмотка импульсного трансформатора отключена от источника питания, а его нагрузочная обмотка отключена от сопротивления R" диодом D.
Относительно напряжения на коллекторной обмотке диод D1 включен в прямом направлении.
При этом считается, что ток намагничивания переводится из цепи коллектора в демпфирующую цепь D1, Rl, C1, где и происходит рассеивание энергии, накопленной трансформатором.
В момент, когда при разряде конденсатора напряжение ибэ станет равным нулю, транзистор открывается и начинается формирование следующего импульса.
Благодаря малой мощности управления, высокой скорости переключения, при которой резко снижаются динамические потери в ключевых схемах, большей чем у биполярных транзисторов надежности, в источниках питания мониторов с высоким коэффициентом полезного действия нашли широкое применение полевые транзисторы.
Упрощенная схема типового обратноходового преобразователя на n-канальном МДП транзисторе приведена на рис.2. а.
Элементами схемы преобразователя являются: источник питания Ес , импульсный трансформатор Т1; ключевой транзистор Q; демпфирующие цепочки: последовательная Dl, Rl, C1 и параллельная D2, С2, R2 ключу; резистивный датчик тока R4; ограничительный резистор в цепи затвора R3.
Диод D3 (выпрямительный), фильтры (емкостной на конденсаторе С4 и индуктивно-емкостной LI, C5), снижающие уровень помех, излучаемый импульсным выпрямителем D3, образуют вторичную цепь преобразователя.
При открытом транзисторе Q, в течение длительности сигнала управления т, в первичной обмотке трансформатора происходит накопление энергии, выпрямительный диод D при этом заперт.
Ток первичной обмотки нарастает по линейному закону (рис.2. б), определяемому значением ее индуктивности.
После запирания транзистора, накопленная трансформатором Т1 энергия поступает в нагрузку и заряжает конденсатор фильтра С4.
При выключении на стоке транзистора возникает значительный бросок напряжения (рис.2. в), определяемый суммой значений самоиндукции индуктивности нагрузки и напряжения источника питания, который, если не принять специальных мер, может привести транзистор к пробою.
Обычно, величину броска стараются ограничивать значением Ukm = 2En .
Защита перехода сток-исток транзистора Q от превышения максимального напряжения допустимого значения осуществляется диодно-конденсаторной цепью Dl, C1 и рассеивающим резистором R1.
Такая цепь может быть подключена как последовательно, так и параллельно транзистору.
Очень часто в схемах встречается, когда оба варианта включения цепи используются одновременно, как это показано на рис. 2. а.