Прямоходовой преобразователь.

Он строится на базе однотактного ТПН рис.1.3-12 путем его совмещения с понижающим ШИП рис.1.4-1,а. Совмещение с ШИП означает добавление к однотактному ТПНфильтрового дросселя L и параллельного диода VD2 (рис.1.5-4). В то время как в схеме рис.1.3-12 конденсатор С заряжается до амплитудного значения импульсного напряжения, дроссель L выделяет его среднее значение, что позволяет регулировать напряжение нагрузки путем изменения соотношения t между импульсом и паузой. Диод VD2 необходим, чтобы создать обходной путь для сглаженного теперь тока i_в, когда ключ S прерывает основной путь через трансформатор к источнику питания. Играет роль маркировка обмоток. Обмотки W2 и W1 должны быть включены согласованно, чтобы диод VD1 отпирался тогда, когда замкнут ключ S и к первичной обмотке подведено напряжение питания. Диод VD3 открывается при размагничивании сердечника, когда ключ S размыкается и полярность напряжения на обмотках изменяется на противоположную. На рис.1.5-4,б-г показаны диаграммы напряжений и токов в схеме. Напряжение на первичной обмотке, как и в однотактном ТПН, содержит рабочий интервал и интервал размагничивания, но теперь коэффициент заполнения t регулируется с целью стабилизации напряжения нагрузки. Нагрузочный выпрямитель отсекает импульс размагничивания, пропуская на выход только рабочий импульс (рис. 1.5-4,в), что и дает обычную для ШИП форму выходного тока i_в (рис. 1.5-4,г).

Основным дестабилизирующим фактором является изменение напряжения питания u_n: при его уменьшении приходится увеличивать коэффициент заполнения, чтобы сохранить напряжение нагрузки u_н, которое практически совпадает со средним значением напряжения u_в, отличаясь от него лишь на величину падения напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя. Чтобы был достаточный запас времени на размагничивание, коэффициент заполнения при минимальном напряжении питания принимают порядка 0.5 (см. также разд. 1.3).

Как уже указывалось в разд. 1.3, один из недостатков однотактной схемы состоит в неполном использовании сердечника по индукции, поскольку он перемагничивается по несимметричному циклу. Чтобы улучшить использование сердечника, можно подмагнитить сердечник выходным током i_в. Для этого анод диода VD2 подключается к отпайке вторичной обмотки трансформатора, как это показано на рис.1.5-4,а пунктиром. Ток i_в., втекая в конец нижней секции , создает напряженность поля отрицательного знака с величиной

(1.5-1)

где - длина средней магнитной линии сердечника.

Чтобы было возможно перемагничивание сердечника по полному циклу петли гистерезиса, необходимо переместить начальную рабочую точку О на нижнюю насыщенную ветвь (рис. 1.3-10). Для этого поле подмагничивания H_n: должно быть не меньше суммы коэрцитивной силы H_c и величины , учитывающей конечный наклон нисходящей ветви петли гистерезиса.

Недостаток такого подмагничивания состоит в том, что указанное выше условие должно быть выполнено в том числе и при минимальном токе нагрузки. Тогда при максимальном токе, если он сильно отличается от минимального, начальная точка окажется слишком далеко на нижней насыщенной ветви, что потребует достаточно большого намагничивающего тока для выведения рабочей точки на восходящую ненасыщенную ветвь ( на рабочем интервале ).

Другой путь улучшения использования сердечника состоит в использовании разъемной его конструкции( например, Ш или П- образный ) с введением немагнитного зазора порядка 0.2 ¸ 0.3 мм, что позволяет получить остаточную индукцию B_r близкой к нулю. Допустимый перепад индукции DВ при этом может быть повышен до (70¸80) % от индукции насыщения В_s. В данном случае также растет амплитуда намагничивающего тока

, (1.5-2)

где m - магнитная проницаемость материала сердечника (феррита);

d - удвоенная величина немагнитного зазора.