Схема однотактного преобразователя напряжения и принцип работы

Рис. 1. Схема однотактного преобразователя (а) и его нагрузочные характеристики (б)

На рис. 1,а приведена схема однотактного преобразователя. Графики напряжений и токов, изображенные на рисунке 2 (см. ниже), справедливы и для однотактных преобразователей, с той лишь разницей, что в них режим почти никогда не бывает симметричным.

Назовем полуволну напряжения на обмотках трансформатора в интервале t₂t₃ прямой, а полуволну t₁t₂ — обратной. Соотношения амплитуд и длительности прямой и обратной полуволн зависят от нагрузки и от того, как подключены диоды выпрямителя к выходным обмоткам. В связи с этим различают преобразователи первого, второго и третьего типа: преобразователь с выпрямлением прямой полуволны напряжения на выходе (диод VD2, включен так, как это показано на рис. 1,а, сплошной линией); преобразователь с выпрямлением обратной полуволны (включение диода VD3 показано штриховой линией); преобразователь с выпрямлением обеих полуволн (на выходе в этом случае должен включаться мостовой или двухполупериодный выпрямитель).

Так как при малых нагрузках (в преобразователе первого типа — независимо от нагрузки) амплитуда обратной волны практически ничем не ограничена, то для того, чтобы в транзисторе или диоде не наступил режим пробоя, в схему вводят цепь ограничения.

На рисунке 1,6 показаны нагрузочные характеристики всех трех типов преобразователей (кривые 1, 2, 3 соответственно). По вертикальной оси отложены значения выходного напряжения U_вых, пересчитанного к первичной обмотке. Кривая 3 на начальном участке совпадает с кривой 2. Напряжение U₀ определяется напряжением стабилизации U_c стабилитрона VD1:

U₀=U_c-U₁.

Являясь нагрузочной кривой, график на рисунке 1,6 в то же время дает представление о соотношении длительностей и амплитуд прямой и обратной полуволн для преобразователей второго и третьего типов:

U_m=U'_вых+U₁; t₀/t_п=U'_вых/U₁

(Смысл U_m, t₀, t_п ясен из рис. 2, U'_вых, U₁, — из рис. 1 и 2)

В преобразователе первого типа
U_m=U₀=U_с-U₁; t₀/t_п≈(U₀-U₁)/U₁.

Из графика на рис. 1,6 следует, в частности, что в преобразователе третьего типа при средних и больших токах нагрузки режим близок к симметричному (t₀≈t_п).

Типовые неисправности однотактных преобразователей напряжения

Эти неисправности проявляются в основном так же, как и неисправности в двухтактных преобразователях напряжения (см. рис. справа), со следующими отличиями: к однотактным преобразователям не относится пункт несимметричный режим, так как такой режим в них не есть признак неисправности; при коротком замыкании в нагрузке преобразователя второго типа не происходит срыва возбуждения, но резко понижается частота генерации (и, конечно, пропадает выходное напряжение); при обрыве диода в преобразователях первого и второго типа пропадает напряжение и в преобразователе третьего типа меняется нагрузочная характеристика.

Меры безопасности при ремонте преобразователей напряжения

Преобразователи напряжения с независимым возбуждением не допускают коротких замыканий на выходе. В противоположность им самовозбуждающие преобразователи всех типов допускают их без какого-либо ущерба. При работе с высоковольтным преобразователем надо соблюдать те же меры безопасности и предосторожности, что и с выпрямителем на соответствующее напряжение.