Понижающий широтно-импульсный преобразователь

Этот тип преобразователя называется понижающим, так как его выходное напряжение не может превышать входное. В соответствии со схемой (рисунок 17.3a.) его называют преобразователем с последовательным ключом.

Рисунок 17.3 - Понижающий преобразователь постоянного напряжения -а

и диаграмма его работы -b

Импульсное преобразование вызывает значительную пульсацию выходного напряжения. Поэтому на выходе преобразователя для уменьшения пульсаций, как правило, включают фильтр. Для рассматриваемой схемы наиболее эффективным и распространенным, особенно при низкоомной нагрузке, является L-фильтр. На рисунке 17.3,а представлена силовая часть схемы преобразователя с L-фильтром, ключом S и обратным диодом VD. Последний создает цепь протекания тока при выключении ключа S. При отсутствии диода VD будут возникать недопустимые перенапряжения на ключе при его выключении, обусловленные возникновением противо-э.д.с. в индуктивности фильтра. В качестве ключа S могут применяться все разновидности силовых транзисторных ключей и запираемые тиристоры.

При работе преобразователя происходит периодическое изменение двух состояний схемы. Первое состояние (интервал I) (рисунок 17.3,b) имеет место при включенном ключе S длительностью . На этом интервале ток протекает через индуктивность и нагрузку, диод VD заперт обратным напряжением. За счет тока в индуктивности накапливается электромагнитная энергия. Второе состояние (интервал II) при выключенном состоянии ключа S в течение времени . На этом интервале ток создается за счет энергии, накопленной в индуктивности на первом интервале, и протекает через диод VD. Принимая ключ S, источник E и реактор идеальными, а сопротивление нагрузки малым, составим уравнения для I-го интервала

, (17.2)

и II –го интервала

(17.3)

Учитывая, что изменение тока происходит по линейному закону, уравнения можно переписать в виде

; (17.4)

. (17.5)

Из этих уравнений следует, что , в соответствии с этим выражением регулировочная характеристика имеет вид, показанный на рисунке 17.6,I.