Каждый полупериод работы преобразователя характеризуется наличием двух этапов:

1) медленного, во время которого один из транзисторов проводит ток и находится в режиме насыщения, а другой закрыт и находится в режиме отсечки;

2) быстрого во время которого происходят коммутация, транзисторов и изменение полярности напряжения на обмотках трансформатора.

Преобразователи с повышенным к. п. д. обычно работают на частотах, не превышающих нескольких килогерц. В этом случае длительность коммутационных процессов весьма мала по сравнению с длительностью периода. Магнитопроводы трансформаторов таких преобразователей обычно тороидальные, выполнены из магни-томягких материалов с петлей гистерезиса, близкой к прямоугольной. Значение намагничивающего тока и тока закрытого транзистора мало по сравнению с приведенным током нагрузки. Малы также коммутационные всплески тока открывающегося и закрывающегося транзисторов. Индуктивностями рассеяния и распределенной емкостью обмоток трансформаторов таких преобразователей на указанных частотах можно также пренебречь, поэтому с достаточной точностью можно считать, что при работе на активную нагрузку форма напряжений и токов в преобразователе прямоугольная.

1-2. Недостатки преобразователей с обратной связью по напряжению

Все известные схемы транзисторных преобразователей постоянного напряжения по виду обратной связи можно разделить на три группы [Л. 9]:

1) с обратной связью по напряжению;

2) с обратной связью по току;

3) с обратной связью по напряжению и току.

В преобразователях с обратной связью по напряжению питание базовых цепей транзисторов осуществляется от специальных базовых обмоток (рис. 1-2,а).

Так как входное сопротивление транзистора нелинейно, небольшому изменению напряжения, приложенного к переходу эмиттер - база открытого транзистора, могут соответствовать значительные изменения его базового тока. Вследствие этого питание базовой цепи открытого транзистора от обмотки, включенной непосредственно параллельно переходу эмиттер - база, может

привести к нарушению или даже срыву работы преобразователя. Для обеспечения нормальной работы преобразователя необходимо стабилизировать ток базы открытого транзистора, что в схемах с обратной связью по напряжению достигается включением в базовую цепь резистора Re и соответствующим увеличениел! напряжения базовой обмотки. Необходимость в этом резисторе продиктована также неидентичностью входных характеристик транзисторов преобразователя.

При низких напряжениях источника питания потери в базовом резисторе значительно снижают к. п. д. схем с обратной связью по напряжению.

Опыт проектирования [Л. 6, 9, 10] показывает, что для нормальной работы преобразователя напряжение базовой обмотки должно примерно в 5 раз превышать напряжение f/эб.н на переходе эмиттер - база открытого транзистора, находящегося в режиме насыщения.

Следовательно, напряжение на базовом резисторе

f/H6=5f/36.H-f/36.H=4f/36.H. (1-3)

Ток базы открытого транзистора в преобразователе

/б=(/к/5мин); (1-4)

где Вмин - минимальный коэффициент усиления для типа транзисторов, применяющихся в преобразователе; N=1,21,3 - степень насыщения, или коэффициент запаса по насыщению, необходимый для обеспечения надежного насыщения транзистора с минимальным коэффициентом усиления в преобразователе [Л. 11]. Потери в базовом резисторе

Pfl6=f/fi6/6=4f/36.HiVi/ f/ifiMHH, (1-5)

где Pi - входная мощность преобразователя.

Оценим влияние потерь в базовом резисторе на максимальный к. п. д. преобразователя. Примем, что полные потери мощности в преобразователе равны потерям в базовом резисторе (все остальные потери равны нулю), тогда максимальный к. п. д. преобразователя, выполненного по схеме с обратной связью по напряжению,

Г1макс=1-/ 6/=l-4iV[/36.H/t/ifiMHH. (1-6)

Как видно из (1-6), значение Т1макс уменьшается с уменьшением напряжения питания.

На рис. 1-3 (кривая 1) для иллюстрации приведена рассчитанная ло (1-6) зависимость максимального

к. п. д. от напряжения источника питания преобразователя, выполненного по схеме с обратной связью по напряжению на германиевых транзисторах типа П210 (Бм,ш10; /эб,н=0,5 В [Л. 6]). Из рис. 1-3 видно, что при напряжениях источника питания I-6 В, используя схемы с обратной связью по напряжению, с транзисторами данного типа нельзя получить к. п. д. преобразователя выше 74-95%. Реальный же к. п. д. таких преобразователей с учетом потерь в трансформаторе, диодах, потерь в силовой цепи транзисторов будет, конечно, значительно ниже.

Рис. 1-3. Зависимость максимального к. п. д. преобразователя с обратной связью по напряжению от напряжения источника питания.

Формула (1-6) соответствует случаю постоянной нагрузки преобразователя. Во многих случаях нагрузка преобразователя переменная. При этом базовый ток транзистора необходимо рассчитывать по наибольшему току нагрузки (максимальный коллекторный ток). Тогда при снижении нагрузки преобразователя от максимальной относительные потери мощности в базовых цепях будут увеличиваться и к. п. д. преобразователя будет уменьшаться.

Указанный недостаток особенно сильно проявляется, когда значительные перегрузки кратковременны, а большую часть времени преобразователь должен работать при постоянной (номинальной) нагрузке (двигательная нагрузка).

В этих случаях выражение для максимального к. п. д. преобразователя с обратной связью по напряжению при номинальной нагрузке имеет вид:

Л макс = 1 -4Мки,б.п I ихВшт, (1 7)

где kn={I н.макс / Jн) к.макс /к КОЭффиЦИеНТ НагрузКИ,

связывающий максимальный и номинальный токи нагрузки. 10