За допомогою декількох простих елементів – комутатора, котушки індуктивності, конденсатора і діода – електрична енергія, споживана від джерела постійного струму, може бути прокоммутірована, знову згладжена, і потім передана в навантаження по суті у вигляді чистого постійної напруги. До сих пір робочий цикл і частота перемикання залишалися незмінними. З глави 7 Ви знаєте, що в реальних імпульсних джерелах це не так у зв’язку зі зміною ширини імпульсів і частоти їх повторення, що дозволяє нам управляти вихідним напругою стабілізатора. Сказане показано на рис. 11.2. Коли це регулювання здійснюється автоматично, за допомогою відповідних чутливих елементів і ланцюга зворотного зв’язку, отримуємо стабілізацію постійної напруги, що надходить на навантаження.

Обидва методи управління мають багато спільного. Вихідна напруга зменшується в ситуації, коли відношення часу перебування у включеному стані до часу перебування у вимкненому стані зменшується; це може бути викликане зменшенням або частоти, або тривалості імпульсів. Таким чином, два набору осцилограм на рис. 11.2 ілюструють роботу рівноцінних методів, що призводять до зменшення вихідного напруги, незважаючи на те, що використовуються різні підходи. Напруга на виході можна визначити з співвідношення:

Рис. 11.2. Два основних методів імпульсної модуляції для управління постійним вихідним напругою. Ліві осцилограми демонструють управління з використанням постійної частоти і змінною тривалістю імпульсів. Праві ілюструють управління при постійній тривалості імпульсів і змінної частоті їх проходження. В обох прикладах накопичують елементи в ZCфільтре дають середні значення, які відповідають пунктирних лініях.

У автоколивальних імпульсних стабілізаторах може змінюватися і частота, і тривалість імпульсів. Який з цих параметрів надає більший вплив на стабілізацію, залежить від багатьох факторів.

I

Хоча випадкове зміна форми сигналу при перемиканні дає цілком задовільну стабілізацію, багато конструктори вважають, що практично краще працювати або з фіксованою частотою, або з постійною тривалістю імпульсів. Щоб не виходити за межі області безпечної роботи стабілізатора, на ці параметри при розра

ті схеми накладаються деякі обмеження. У багатьох схемах при занадто малої тривалості імпульсів або занадто високій частоті, прохідний транзистор розсіює надмірну потужність, а якщо імпульси занадто довгі, то дуже великі струми можуть пошкодити транзистор або привести до насичення в котушці індуктивності.

До сих пір не згадувалася можливість використання режиму з фіксованим часом паузи між імпульсами. Цей режим можна розглядати як вироджений варіант роботи з постійною частотою. В обох режимах змінним параметром є тривалість імпульсу або час включеного стану. При роботі з постійною частотою знаменник дробу залишається постійним і тому при постійному часу вимкненого стану параметром, який може змінюватися, є час включеного стану. Кінцевий результат полягає в тому, що зі зміною часу включеного стану величина всієї дробу при фіксованому часу вимкненого стану змінюється не так сильно, як при фіксованому часу включеного стану. Щоб отримати найкращу стабілізацію, величина дробу повинна бути чутлива до змін, відбувається зі змінним параметром, а режим з фіксованою паузою між імпульсами таким не є. Тим не менш, цей режим застосовується на практиці, оскільки цифрові сигнали, що надходять від логічних схем, іноді зручно реалізувати саме в такому вигляді, який потрібен в цьому випадку.

За інших рівних умов, для котушок індуктивності, конденсаторів і трансформаторів переважніше більш висока частота перемикань. Однак з іншого боку, з підвищенням частоти збільшуються втрати при перемиканні через зростання часу, необхідного для досягнення включеного і вимкненого стану, електролітичні конденсатори стають менш ефективними і зростають втрати в фіксуючому діоді. Протягом багатьох років використовувалися частоти в діапазоні від 20 до 30 кГц, так як ці частоти багато вище звукових частот і забезпечували прийнятний компроміс між к.к.д. і економічною вигодою. В даний час ефективно використовуються частоти перемикань рівні кільком сотням кілогерц і вище. З іншого боку там, де звуковий шум не є небажаним, досить хороші загальні характеристики часто виходять при частоті кілька кілогерц. Платою за низьку частоту перемикань є вага, габарити і, звичайно, вартість.

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