Електроніка та мікропроцесорна техніка (стр. 23 из 35)
Працює інвертор наступним чином.
При надходженні від СК керуючого імпульсу до VS1 він вмикається і напруга джерела живлення подається на півобмотку
. Потік у магнітопроводі трансформатора змінюється і наводить у обмотках w2 і 
ЕРС із полярністю, яка на схемі вказана без дужок. При цьому комутуючий конденсатор Ск, який підімкнено паралельно до первинної обмотки трансформатора, заряджається до напруги 2Uдж, а на навантаженні з'являється позитивний сплеск напруги.Після закінчення проміжку часу, що відповідає додатній півхвилі змінної напруги навантаження, СК вмикає тиристор VS2 і напруга джерела живлення подається на півобмотку
Конденсатор Ск через VS2 підмикається паралельно до VSl, причому полярність напруги на ньому є такою, що вимикає останній.Полярність ЕРС, наведеної в обмотках трансформатора після вмикання VS2, на схемі показана у дужках. Конденсатор С починає перезаряджатись до напруги 2Uдж із зворотною полярністю(вказана на схемі також у дужках). На навантаженні виникає негативний сплеск напруги.
По закінченні проміжку часу, що відповідає від'ємній півхвилі змінної напруги, СК знову вмикає тиристор VSI і процеси повторюються.
Роботу однофазного інвертора струму ілюструють часові діаграми, наведені на рис. 10.3.
Рис. 10.3 - Часові діаграми роботи однофазного інвертора струму
Таким чином, інвертор формує на навантаженні змінну напругу, форма якої визначається формою напруги на конденсаторі Ск і залежить від величини опору навантаження. Зі збільшенням останнього постійна часу заряду конденсатора збільшується і форма напруги на ньому наближається до трикутної. Її амплітуда при цьому збільшується (при збереженні середнього за півперіода значення напруги). У результаті, при холостому ході за відсутності втрат в елементах пристрою напруга на навантаженні і конденсаторі безмежно зростає (реально виникають значні перенапруги) - джерело струму намагається підтримувати величину струму незмінною. Це може призвести до виходу інвертора з ладу.
5. Півмостовий однофазний інвертор напруги
Схема півмостового однофазного інвертора напруги зображена на рис. 10.4. Силові ланцюги виділені на ній більш товстими.
Такого типу схеми називають півмостовими, бо половину мосту в них складають вентилі (тут - тиристори VS1 і VS2), а другу - інші елементи (тут - конденсатори С1 і С2).
Решта елементів є елементами схеми примусової комутації. Так тиристор VS3, діод VD1 разом з комутуючими конденсатором Ск і дроселем Lk утворюють контур примусового вимикання тиристора a VS4 і VD2 разом з Ск і Lк - контур примусового вимикання тиристора VS2.
Почергове вмикання тиристорів VS1 і VS2 призводить до підмикання до навантаження напруги конденсатора C1 (протікає сгрум Ін1) або конденсатора С2, з такою ж напругою (протікає струм Ін2).
Рис. 10.4 - Півмостовий однофазний інвертор напруги
Робота схеми полягає у наступному.
Після підмикання джерела живлення і заряду конденсаторів С1 і С2, схема керування (на рисунку не показана) вмикає спочатку, наприклад, тиристор VS4.
Конденсатор Ск заряджається до напруги Uдж/2 з полярністю, вказаною на рисунку без дужок по контуру (+С2, Rн, Ск, Lк, VS4, -С2). Після закінчення заряду Cк VS4 сам вимикається, бо струм через нього знижується до нуля.
Це є підготовчим етапом роботи пристрою.
Далі схема керування вмикає тиристор VS1 і на навантаженні з'являється додатна напруга (полярність вказана без дужок).
По закінченні тривалості півперіоду схема керування вмикає тиристор VS3.
Відкритий тиристор VS3 і зустрічно-паралельно увімкнені тиристор VS1 та діод VD1 утворюють контур коливального перезаряду кондесатора Ск. Струм розряду Ск змінюється за синусоїдним законом, бо Lk з Ск являють собою послідовний резонансний коливальний контур.
Як тільки виявиться, що
струм тиристора VS1 потече через VD1. До тиристора VS1 тепер прикладається зворотна напруга, яка дорівнює падінню напруги на VD1 (до одного вольта) і VSI закривається. Час протікання струму через VD1 називається часом запирання тиристора VS1 Він повинен перевищувати час вимикання тиристора.По закінченні коливального перезаряду конденсатора Ск струм ік=0, а Ск виявляється зарядженим до напруги зі зворотною полярністю (на схемі у дужках), a VS3 сам вимикається.
Тепер схема готова до наступного циклу роботи, коли на навантаженні буде формуватись від'ємна півхвиля напруги (полярність вказана у дужках), для чого схема керування спочатку вмикає тиристор VS2, а по закінченні тривалості півхвилі - тиристор VS4 і т. д.
Тиристори VS3 і VS4 мають потужність значно меншу за VS1 і VS2, бо працюють короткочасно (тільки на час запирання силових тиристорів).
Інвертор напруги формує на навантаженні напругу, а форма струму залежить від характеру навантаження.
Часові діаграми роботи контуру примусового запирання тиристорів наведені на рис. 10.5.
Рис. 10.5 - Часові діаграми роботи контуру примусового запирання тиристора
Контрольні запитання:
1. Що називається керованим випрямлячем?
2. Які основні методи регулювання напруги постійного струму керованих випрямлячів?
3. Принцип роботи однофазного двопівперіодного керованого випрямляча з нульовим виводом?
4. Призначення та класифікація автономних інверторів?
5. Призначення та принцип роботи однофазного інвертора струму?
6. Що собою являє півмостовий однофазний інвертор напруги?
Інструкційна картка №24 для самостійного опрацювання навчального матеріалу з дисципліни «Основи електроніки та мікропроцесорної техніки»
І. Тема: 4 Основи цифрової електронної схемотехніки
4.1 Імпульсні пристрої
Мета: Формування потреби безперервного, самостійного поповнення знань; розвиток творчих здібностей та активізації розумової діяльності.
ІІ. Студент повинен знати:
- Призначення тригерів;
- Область застосування тригерів;
- способи реалізації тригерів;
- Будову та принцип роботи схеми тригера на дискретних елементах.
ІІІ. Студент повинен уміти:
- Застосовувати тригери при побудові електричних схем;
- Будувати та викреслювати схеми тригерів.
ІV. Дидактичні посібники: Методичні вказівки до опрацювання.
V. Література: [1, с. 158-161].
VІ. Запитання для самостійного опрацювання:
1. Загальні відомості про тригери та їх призначення
2. Тригер на біполярних транзисторах
VІІ. Методичні вказівки до опрацювання: Теоретична частина.
VІІІ. Контрольні питання для перевірки якості засвоєння знань:
1. Що таке тригер?
2. Які є способи реалізації тригерів?
3. Яка область застосування тригерів?
4. Схема та принцип роботи тригерів на дискретних елементах?
ІХ. Підсумки опрацювання:
Теоретична частина: Імпульсні пристрої
План:
1. Загальні відомості про тригери та їх призначення
2. Тригер на біполярних транзисторах
Література
1. Загальні відомості про тригери та їх призначення
Основою послідовних логічних пристроїв (пристроїв з пам'яттю) є тригери. Тригер забезпечує запам'ятовування елементарного об'єму інформації - 1 біт.
Тригери (від англійського trigger - заслінка) - це спускові імпульсні пристрої з позитивним зворотним зв'язком, що мають два сталих стани рівноваги і можуть переходити із одного стану в інший під дією сигналу, який перевищує по величині деякий рівень - поріг спрацьовування пристрою.
Тригери можуть бути побудовані на напівпровідникових приладах, які мають ділянку з негативною крутизною характеристики (наприклад, на тиристорах). Сучасні тригери, як правило, будують на основі двокаскадних підсилювачів з додатнім зворотним зв'язком. Тригери в інтегральному виконанні будують на логічних цифрових елементах.
Використовуються тригери для наступних цілей:
1) перетворення імпульсу довільної форми у прямокутну, тобто застосовуються як формувачі імпульсів прямокутної форми (тригери Шмітта - див розділ 5.3.4);
2) створення електронних реле;
3) створення пристроїв підрахунку імпульсів і ділення частоти надходження імпульсів;
4) зберігання інформації у двійковому коді.
2. Тригер на біполярних транзисторах (симетричний тригер з лічильним запуском)
Схема симетричного тригера зображена на рис. 7.1. Тригер являє собою двокаскадний підсилювач з додатнім зворотним зв'язком виконаний на біполярних транзисторах VT1 і VT2, увімкнених за схемою з ЗЕ.
Додатній зворотний зв'язок забезпечується ланцюжками R1, С1, та R2, С2, які з'єднують колектор одного транзистора з базою іншого.
Напруга Eзм, призначена для надійного утримання у закритому стані одного з транзисторів схеми.
Коло, до якого входять діоди VD1 і VD2, призначене для запуску тригера при подачі напруги Uзап.
Тригер є симетричним, бо:
RК1= RК2= RК; R1= R2= R; RБ1= RБ2= RБ; С1= С2= С.
Він має два сталих стани:
1) VT1 відкритий, VT2 закритий, при цьому Uвих1=0, Uвих2=1;
2) VTI закритий, VT2 відкритий, Uвих1=1, Uвих2=0;
Після підминання джерела живлення тригер може опинитися у будь-якому стані і, за відсутності зовнішніх сигналів керування, може знаходитися у сталому стані скільки завгодно часу (але тільки за наявності живлення - енергозалежна пам'ять).