Корисно дозволити основне рівняння, що визначає частоту, щодо інших величин. Це створює зручності для визначення напруги джерела живлення, вибору матеріалу сердечника, визначення фізичних розмірів трансформатора і для обчислення необхідного числа витків. Більше того, різні форми рівняння забезпечують додаткове розуміння взаємозв’язку між параметрами. Раніше отримане рішення мало вид:

Рис. 2.4 Виникнення сплесків напруги в инвертор з насичуючої сердечником

Однак ще один досвідчений факт призводить до більш правильному поясненню. Інвертор з насичуючої сердечником повинен мати достатньо сильну зворотний зв’язок, щоб підтримувати транзистори в стані насичення в той час, коли вони відкриті. Легко показати, що кидки напруги стають більше при збільшенні струму бази. Таким чином, індуктивність розсіювання спільно з ефектом, пов’язаним із збільшеним струмом бази відповідальні за досліджуване явище.

Розглянемо форму колекторного струму. На рис. 2.4В осцилограма колекторного струму має вигляд похилої прямої з різким підйомом в кінці. (Ця форма колекторного струму відповідає роботі інвертора без навантаження. Для наших цілей зручно мати справу з таким режимом роботи. Однак отримані нами пояснення зміняться неістотно, якщо інвертор буде підключений до навантаження.) Різка зміна нахилу кривої колекторного струму збігається з моментом виникнення насичення в осерді. Цього і слід було очікувати, тому що швидкість росту струму в котушці індуктивності визначається величиною індуктивності, підключеної до джерела напруги. У котушці індуктивності з феромагнітним сердечником величина індуктивності сильно залежить від магнітної проникності сердечника. Зокрема, проникність велика в лінійній області петлі гістерезису (див. рис. 2.4С). Коли досягається насичення, проникність падає до відносно малої величини. Тому джерело напруги, який спочатку був підключений до пристрою з високим значенням індуктивності, раптово «бачить» значно менше значення індуктивності. Це призводить до різкого підвищення швидкості зростання струму.

Ця ситуація добре пояснюється співвідношенням Е = L di / dt. Воно зазвичай використовується, щоб пояснити появу напруги внаслідок зміни струму в індуктивності. Проте воно також показує, що якщо Е представляє постійна напруга, прикладена до котушки індуктивності (Z,), то з’являється струм з постійною швидкістю наростання. Тобто, осцилограма струму буде мати вигляд похилій прямій з постійним нахилом. Тому, якщо величину L раптово зменшити (як це трапляється при насиченні сердечника), то швидкість зміни струму повинна збільшитися, щоб задовольнялося рівність, зафіксоване в наведеному співвідношенні. Це пояснює два нахилу в осцилограмі колекторного струму, показаної на рис. 2.4.

На перший погляд явище, описане вище, може здатися несуттєвим. Зрештою, здатність транзисторів витримувати великі імпульсні струми колектора не представляє особливої ​​проблеми, а маючи транзистори з досить високим коефіцієнтом підсилення, неважко просто трохи збільшити струм бази транзистора, щоб пристосуватися до «токовому голоду» трансформатора. Це справедливо лише почасти. До жаль раптовий кидок струму проходить через еквівалентну індуктивність розсіювання трансформатора (L на рис. 2.4 А). Використовуючи вираз Е = Ь di / dt ще раз, ми бачимо, що формується короткочасне напругу. Необхідно пам’ятати, що величина індуктивності розсіювання L істотно менше, ніж індуктивність первинної обмотки трансформатора до насичення. І саме тому нова швидкість зміни струму di / dt, може бути дуже високою.

На практиці, при конструюванні інвертора вельми непросто підтримувати індуктивність розсіювання на низькому рівні. Кращі результати виходять зазвичай при використанні тороїдальних сердечників і обмоток з біфілярного намотуванням. Зазвичай після того, як сконструйований трансформатор, кращий з можливих при заданих фінансових і виробничих обмеженнях, базовий струм транзисторів вибирається трохи більше струму, необхідного для роботи з номінальним навантаженням. При такій методиці не використовується повна струмова навантаження трансформатора. Це значною мірою знімає гостроту проблеми кидків напруги, зважаючи того, що надалі вони можуть бути зменшені як по амплітуді, так і по енергії. Часто, навіть після того як все можливе було зроблено і з конструкцією трансформатора, і з током бази транзисторів, кидки напруги все ще можуть загрожувати транзисторам. Іноді можна вибрати транзистори з досить великим запасом по пробивному напрузі. Але такий засіб може виявитися дорогим. Не слід забувати, що характеристики транзисторів сильно взаємопов’язані. Акцент на одному з параметрів призводить до погіршення інших. Якщо ж спробувати обрати транзистори з дуже високим пробивним напругою, з необхідною швидкістю перемикання, коефіцієнтом передачі по струму і т. д., то вартість при такому підході з позиції «грубої сили» стає непомірно високою. У будь-якому випадку залишається занепокоєння за поведінку навантаження при цих сплесках. Найкраще спробувати зменшити їх.

У базову схему інвертора можуть додаватися різні демпфіруючі і амортизуючі ланцюга, щоб послабити кидки напруги, що залишаються незважаючи на необхідні заходи, прийняті при конструкції трансформатора і виборі зворотного зв’язку або струму бази. Ці ланцюги будуть розглянуті в наступному розділі. Тут же досить помітити, що вони зазвичай не можуть компенсувати помилки, пов’язані з недбалим розрахунком. Якщо трансформатор недостатньо хороший, та / або струм бази занадто великий, застосування такого ланцюга може викликати погіршення інших робочих характеристик.

Інші рішення проблеми кидків напруги припускають використання інших типів інверторів, що відрізняються від двухтранзісторного однотрансформаторной типу, що розглядається досі. З того, що ми побачили на прикладі простого інвертора з насичуючої сердечником, ми приходимо до припущення, що проблема сплесків була б пом’якшено, якщо б вихідний трансформатор працював в лінійному режимі, а не в режимі насичення. Таке підхід має на увазі наявність суперечливих вимог, але він можливий, хоча і ціною ускладнення і подорожчання конструкції.

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