|
|
|
Surse cu mai multe comutatoare
Aplicatiile necesitand puteri de ordinul sutelor de (200-300) Watti,in tensiunea redresata a retelei (app.300Vc.c) se pot rezolva cu surse cu un singur comutator. Puteri mai mari se obtin prin surse cu comutatoare multiple: surse in contratimp, cu comutatoare in "paralel", sau structuri in semipunte sau punte. Dintre acestea, mai folosita este structura in semipunte, prezentata in fig. 5.
Este prezentat, de asemenea, circuitul redresor de retea si filtru sau capacitiv de netezire.Circuitul semipunte este format din tranzistoarele T1 si T2. Primarul transformatorului sursei este conectat din punctul comun al celor 2 tranzistoare pana in punctul comun alcelor 2 condensatoare de filtraj(C1 si C2) prin redresorul de retea. Secundarul este conectat la un redresor dubla alternanta cu priza mediana, format cu diodele D5 si D6, care la randul sau debiteaza pe filtru de netezire L3C3. Sursa in semipunte lucreaza ca doua surse FORWARD montate impreuna, dar care redreseaza sensul inductiei prin miezul magnetic al transformatorului. Cele doua tranzistoare sunt comandate pe rand in conductie, eventual cu pauze intre intervalul de conductie al unui trazistor si al celuilalt.
O particularitate deosebit de interesantao constituie posibilitatea acestei surse de a se putea alimenta din 220Vca cat si 110Vca, in functie de pozitia intrerupatorului S. Alimentata la 220, S este deschis. Redressarea de retea se face prin puntea D1..D4, si filtrajul pe condensatoarele C1,C2 legate in serie . rezistentele in serie R1 si R2 egalizeaza tensiunile de c.c. pe cele doua condensatoare, care ar putea fi afectate de curenti de pierderi diferiti. In cazul alimentarii in 110V, S este inchis. Diodele D2 si D4 sunt blocate in permanenta. Grupurile D1, C2 si D2, C1 formeaza un redresor cu dublare de tensiune, a.i tensiunea de alimentare a semipuntii de tranzistoare este tot 310V. Trebuie marcat ca se folosesc condensatoare de tensiune mai mica (tipic 200V). Intrerupatorul S poate fi mecanic, sau un triac, ceea ce permite comutarea automata intre 220-110V.
Circuite pentru inbunatatirea comutatiei
Toate configuratiile de surse in comutatie care functioneaza pe sarcina inductiva, sau cu filtru LC, pot fi reduse, pentru analiza comutatorului electronic la sursa din fig.6.
Pentru sursele proiectate corect, regimul normal de functionare se caracterizeaza printr-un curent cvasi-constant prin bobina L(care poate si primarulunui transformator, sau sarcina vazuta prin transformator). Curentul din bobina este inchis prin tranzistor cand acest este comandat in conductie,sau de dioda, cand tranzistorul este blocat. Pe duratele regimurilor tranzitorii de deschidere (blocare) sau inchidere(intrare in conductie) a comutatorului, curerntul prin bobina L se imparte intre tranzistor si dioda. Natura particulara a sarcinii vazuta in colector de tranzistor duce la puteri mari disipatein regim tranzitoriu.
Reducerea puterii disipate se face prin retele de inbunatatire a comutatiei, realizate cu rezistente, diode si elemente reactive-bobine si condensatoare.
Inbunatatirea regimului de deschidere
Figura 8a prezinta evolutiile tensiunii colector emitor si curentului de colector (idealizate) in cursul blocarii tranzistorului. La momuntul t1, incepe procesul de blocare. Curentul prin tranzistor incepe sa scada, dar, asa cum s-a aratat anterior, curentul prin bobina L este practic constant, ceeea ce inseamna ca diferenta de curent este preluata de dioda D, care intra in conductie. Aceasta face ca tensiunea colector emitor a tranzistorului sa creasca brusc de la Vce saturatie la o tensiune app. egala cu tensiunea de alimentare E(mai exact E+Vdioda in conductie). Trebuie remarcat ca in multe scheme practice, tensiunea VCE creste la mai mult de E -vezi figura 2, fig.4. puterea medie este 0.5iLE.
Reteaua de protectie la deschidere este formata din Rp, Cp si Dp pe schema din fig.7.
Rolul acestei retele este de a impidica cresterea brusca a tensiunii colector-emitor, asa cum se arata in figura 8b.
Scaderea curentului de colector al tranzistorului comutator este insotita de incarcarea condensatorului Cp, prin dioda Dp. Cp preia diferenta intre curentul prin bobina L si curentul de colector, impiedicand intrarea in conductie a diodei D. Tensiunea pe Cp creste parabolic catre E, mentinand o tensiune colector emitor redusa pe tranzistor pe intervalul t3-t4. Daca la momentul t4, Vce este mai mica decat decat 30%din E, puterea medie pe blocare scade la mai putin de 0.075iLE. Rezistenta Rp are rolul de a limita curentul de descarcare ale condensatorului Cp la intrarea in conductie a comutatorului. In anumite scheme practice, se renunta la dioda Dp, sau la Dp si Rp, conectand direct condensatorul Cp in paralel pe tranzistor, dar pot sa apara suprasolicitari ale acestuia.
Inbunatatirile regimului de inchidere
In figura 10a se prezinta comportarea dinamica atensiunii colector-emitorsi curentului de colector la intrarea in conductie a tranzistorului T din fig.6. Cresterea treptata a curentului de colector e insotita de scaderea treptata a curentului prin dioda D(suma lor este constanta), ceea ce face ca dioda D sa ramana in conductie pana cand tranzistorul preia tot curentul bobinei L, adica momentul t2. In practica situatia este mai grea, deoarece dupa momentul t2 curentul prin tranzistor creste in continuare pana la blocarea diodei D(care nu se face instantaneu).
Pentru a provoca o cadere rapida a tensiunii colector -emitor se introduce in serie cu colectorul grupul Lp, Rp si Dp(vezi figura 9).
La inchiderea comutatorului Dp este blocata. Inductanta Lp preia dinamic o parte din tensiunea de alimentare E, facand ca tensiunea colector-emitor sa aiba evolutia din figura 10b.
Grupul Rp, Dp creeaza o cale de evacuare a energiei stocate in miezul bobinei Lp, la deschiderea comutatorului T. Introducerea acestei retele micsoreaza puterea medie disipata pe tranzistor la intrarea in conductie si limiteaza supracurentul asociat timpului de blocare a diodei D.
