Зависимости максимального к. п. д. преобразователя, выполненного по схеме с обратной связью по напряжению (на транзисторах П210), от напряжения источника питания при различных коэффициентах нагрузки приведены на рис. 1-3 (кривые 2, 3).

Указанные обстоятельства, а также плохой запуск схем с обратной связью по напряжению при низких напряжениях питания делают нецелесообразным применение этих схем для преобразователей с повышенным к. п. д. при низковольтных источниках.

1-3. Однотрансформаторные преобразователи с обратной связью по току нагрузки

На рис. 1-4 приведены две наиболее простые схемы однотрансформаторных преобразователей с обратной связью по току нагрузки [12, 13], а на рис. 1-5--типичные для этих схем характеристики. На примере схемы рис. 1-4,а рассмотрим особенности их работы в случае, когда нагрузкой является активное сопротивление с параллельно подключенным конденсатором или аккумулятор.

i6 г,Г

г, Тг

Рис. 1-4. Простейшие схемы однотрансформаторных преобразователей с обратной связью по току.

При подключении источника питания через базовые цепи транзисторов Ti и Т2 начинают протекать токи, стремящиеся открыть оба транзистора. Эти токи вызовут появление коллекторных токов транзисторов, которые в силу неизбежной неидентичности транзисторов и диодов будут различаться между собой. Разность этих токов вызовет изменяющийся магнитный поток в трансформаторе. В результате этого во вторичной обмотке трансформатора появится напряжение, вызывающее полное отпирание одного и закрытие второго транзистора.

0 2 4- В 8 W 12 Вт

Рис. 1-5. Характеристики преобразователей по рис. 1-4 при (У 1=6 В.

В режиме, когда колебания уже существуют, при открытом транзисторе Ti напряжение источника питания приложено (если пренебречь напряжением на переходе эмиттер - коллектор открытого транзистора Т\) к первичной полуобмотке Ш1 трансформатора и создает на вторичной обмотке Ш2 напряжение (рис. 1-4,а), поддерживающее транзистор в открытом, а транзистор в закрытом состоянии.

Ток базы транзистора Т], являющийся током нагрузки преобразователя, замыкается по контуру: источник питания, переход эмиттер - база транзистора Гь вторичная обмотка Шг, открытый диод Дг, нагрузка преобразователя i?H-

Таким образом, выходная обмотка трансформатора служит одновременно и базовой обмоткой, а сопротивление нагрузки - базовым сопротивлением. Переходы эмиттер - база транзисторов используются в качестве выпрямителей для цепи нагрузки. Ток нагрузки является током базы открытого транзистора, что и обеспечивает обратную связь по току. Последнее обеспечивает малую зависимость к. п. д. преобразователя от тока нагрузки.

Если пренебречь намагничивающим током трансформатора, то

lK=h{W2lW,), (1-8)

т. е. между коллекторным и базовым токами существует прямая пропорциональность. При этом, как показывают расчет и экспериментальные исследования, в широком диапазоне изменения нагрузки отношение потерь в транзисторах ко входной мощности будет величиной почти постоянной и к. п. д. преобразователя будет изменяться незначительно (рис. 1-5).

Ток нагрузки протекает через источник питания, и поэтому напряжение на нагрузке близко к сумме напря-

жений вторичной обмотки трансформатора и источника питания. При этом часть мощности нагрузки поступает от источника непосредственно, без преобразования, что уменьшает общие потери в схеме.

Рассмотрим качественно процессы коммутации транзисторов в преобразователе, положив напряжение источника питания постоянным, диоды преобразователя безынерционными с бесконечным обратным сопротивлением, постоянную времени цепи нагрузки много большей времени коммутации (при этом напряжение на конденсаторе не меняется за время коммутации). Петлю гистерезиса материала магнитопровода аппроксимируем по рис. 1-2,6.

На рис. 1-6 приведены качественные временные диаграммы токов и напряжений в преобразователе при указанных допущениях.

Под действием напряжения, приложенного к первичной полуобмотке Шь перемагничивается магнитопровод трансформатора. В момент ti трансформатор насыщается, и его намагничивающий ток начинает увеличиваться. Возрастает, следовательно, и ток коллектора Гь Последнее ведет к увеличению напряжения на транзисторе Т\, уменьшению напряжения на обмотках Wi и Шг трансформатора и уменьшению базового тока. К моменту 2 напряжение U2 уменьшается настолько, что диод Дг запирается напряжением конденсатора С, а базовый ток транзистора Ti падает до нуля. В интервале -3 идет процесс рассасывания избыточных неосновных носителей в области базы транзистора Ти в момент 3 этот процесс заканчивается и транзистор переходит из состояния насыщения в активный режим. Напряжение на нем увеличивается, а его коллекторный ток уменьшается. При этом напряжения на обмотках трансформатора

Рис. 1-6. Временные диаграммы токов и напряжений в од-нотрансформаторном преобразователе с обратной связыо по току (рис. 1-4,а).