Показаний на рис. 4.12 перетворювач здійснює стабілізацію вихідної напруги, використовуючи широтно-імпульсну модуляцію. За інших рівних умовах цей метод управління вихідним напругою володіє найкращими можливостями з точки зору високої ефективності перетворення серед всіх розглянутих досі схем. Наприклад, у той час як в перетворювачі на рис. 4.10 управління досягається при допомоги розсіювання потужності на включеному послідовно транзисторі, цей перетворювач не розсіює потужності. Замість цього, вихідний напруга регулюється за допомогою зміни тривалості включеного стану двотактного каскаду, содержаще-

го чотири потужних транзистора Дарлінгтона типу ZXST-712. Вихідний каскад, в свою чергу, управляється каскадом на транзисторах Дарлінгтона, зібраними у відповідну конфігурацію, що зберігає двотактних структуру схеми. Видно, що в кожному з двох плечей цього каскаду використовуються транзистори Дарлінгтона DTS-2000 на вході і DTS-1020 на виході. Ці вісім згаданих активних приладів і складають інвертор із зовнішнім збудженням. Іншу частину системи становлять мікросхеми, необхідні для створення імпульсів, які керують цим інвертором, а також для інших функцій, таких як випрямлення і фільтрація, вимірювання вихідної напруги, зворотній зв’язок і генерація опорної частоти.

Опорні коливання, що генеруються однією з чотирьох ідентичних секцій мікросхеми LM339, яка працює як мультивібратор, мають форму меандру з частотою 40 кГц. Це коливання надходить на JK-тригер на мікросхемі Л/С663, який ділить вхідну частоту на два і виробляє сигнал з частотою 20 кГц для управління інвертором. Дуже важлива функція, виконувана цим тригером, полягає у формуванні двох комплементарних сигналів на виходах Q і Q, що забезпечує умови, необхідні для управління двотактним інвертором.

Видно, що два виробляються тригером комплементарних сигналу з частотою 20 кГц управляють інвертором через елементи І-НЕ, кожен з яких є секцією мікросхеми LM339. Саме за допомогою елементів І-НЕ і виходить широтно-імпульсна модуляція. Щоб зрозуміти, як це відбувається, слід звернути увагу на компаратор (це теж секція мікросхеми LM339). А саме, потрібно розібратися зі структурою сигналів, подаються на його входи, і вихідного сигналу, який і управляє станом елементів І-НЕ.

Завдяки інтегруючої RC-ланцюга на виході генератора прямокутних коливань 40 кГц, на один з входів компаратора подається сигнал трикутної форми. На інший вхід компаратора подається постійна напруга, визначається вихідною напругою, що пройшли через підсилювач помилки. Завдяки такій схемі, елементи І-НЕ в кожному циклі включаються раніше чи пізніше в залежності від амплітуди і полярності сигналу помилки. Суть такого управління полягає в формуванні сигналу, що відкриває транзистори з частотою 20 кГц, який має таку шпаруватість, щоб на навантаженні було постійне напруження. У разі підвищення вихідного напруги, шпаруватість сигналу, керуючого інвертором, повинна зменшитися рівно настільки, щоб відновити вихідну напругу. Якщо вихідна напруга почне знижуватися, то спостерігається протилежна послідовність подій. Важливо, що під час таких керуючих впливів, потужний вихідний каскад інвертора завжди або включений, або вимкнений і ніколи не знаходиться в лінійному режимі. В ідеалі, такий метод управління повинен забезпечувати к.к.д. майже 100%; на практиці, к.к.д. дійсно досить високий.

Рис. 4.12. . Delco Electronics. Цей перетворювач підходить для ряду промислових застосований-

ний, де кваліфікований персонал ознайомлений з небезпекою, пов’язаної з відсутністю ізоляції між входом і виходом, або весь блок поміщений в закритий корпус або вбудований всередину обладнання таким чином, що при звичайному використанні оператор не наражається на небезпеку ураження електричним струмом. Така небезпека існує через можливу невизначеності в розводці мережевого трифазної напруги. Цей перетворювач не можна експлуатувати до тих пір, поки ви не розберетеся де «земля», «нейтральний провід», «загальний провід» у вашій трифазної мережі змінного напруги.

Перетворювач може безпечно експлуатуватися, якщо цим питанням було приділено належну увагу. Все ж краще забезпечити безпечну роботу перетворювача при будь-яких варіантах заземлення мережі змінного напруги, здійснивши одну з таких змін:

1. Вставити оптрон в ланцюг зворотного зв’язку в точці означеної X на рис. 4.12. Звичайно це вимагає додаткового підсилення, наприклад, за допомогою операційного підсилювача. Цей метод часто використовується для отримання дуже ефективної ізоляції вихідний ланцюга від мережі змінного напруги.

2. Схема зберігається, тільки напруга зворотного зв’язку береться з додаткової обмотки (і малопотужного випрямляча) вихідного трансформатора. Стабільність може дещо погіршитися, але зазвичай працездатність зберігається. Зате повністю реалізуються ізолюючі властивості вихідного трансформатора.

3. У промисловості можна використовувати ізолюючий трифазний трансформатор (приваблива риса такого перетворювача для багатьох застосувань полягає в можливості рівномірного розподілу навантаження по фазах).

Для каскадів управління та логічних схем необхідне джерело живлення забезпечує ток 3 А при напрузі 15 В. Відповідний джерело живлення для вихідного каскаду перетворювача представлений на рис. 4.13. Трифазний мостовий випрямляч видає напругу з частотою пульсацій 6 /, або 360 Гц для мережі з частотою 60 Гц. Ефективне значення напруги цих пульсацій становить усього лише 4,2% від середнього значення вихідної напруги. Тому, якщо і необхідна, то зовсім невелика фільтрація (ефективне значення напруги пульсацій звичайного однофазного двухполупериодного випрямляча становить 48% від середнього значення вихідної напруги). Конденсатор С корисний для ослаблення перехідних процесів в мережі.

Рис. 4.13 Трифазний випрямляч для перетворювача на рис. 4.12.

Джерело: І.М.Готтліб Джерела живлення. Інвертори, конвертори, лінійні і імпульсні стабілізатори. Москва: Постмаркет, 2002. – 544 с.