Двухкаскадные преобразователи

 

Преобразователь с трансформаторным усилителем мощ­ности. Преобразователь (рис. 17.10) состоит из задающего генера­тора (транзисторы VT4 и VT5) и усилителя мощности (транзисто­ры VT1 и VT2). Усилитель мощности имеет ПОС через обмотку W3. Для управления транзисторами VT1 и VT2 выходной сигнал генератора снимается через эмиттерные повторители (транзисторы VT3 и VT6).

Рис. 17.10

 

Двухкаскадный преобразооатель. Задающий генератор преобра­зователя (рис. 17.11) построен на транзисторах VT1 и VT2 и тран­сформаторе Tpl. Для запуска генератора служит цепочка Rl, VD1 При включении питания минусовое напряжение проходит через диод VD2 и через резистор R1 поступает на базы транзисторов VT1 и VT2. Оба транзистора в проводящем состоянии. В схеме возника­ют прямоугольные колебания. Сигналы с обмотки W3 подаются на составной каскад усилителя мощности, выполненный на транзисто­рах VT3 — VT6. Транзисторы VT3, VT4 и VT5, VT6 параллельно ра­ботают на общую нагрузку. Обмотка трансформатора Tpl имеет сечение 2 см², а обмотка трансформатора Тр2 — 12 см².

Рис. 17.11

Мостовая схема преобразователя. В мостовой схеме преобразо­вателя (рис. 17.12) одновременно открываются два транзистора- VT1, VT4 или VT2, VT3. На обмотке W1 формируется напряжение прямоугольной формы с амплитудой 50 В. Для запуска схемы слу­жит цепочка R4.VD1. При включении питания транзисторы VT2 и VT4 открываются и находятся в линейном режиме. Обмотка W1 для пермаллоевого сердечника имеет 150 витков, а базовые обмот­ки W2 по 10 витков.

Мостовой двухкаскадный преобразователь. Преобразователь (рис. 17.13) состоит из задающего генератора и двухтактного уси­лителя мощности. Генератор собран на трансформаторе Тр2 и транзисторов VT5 и VT6. Выходной сигнал прямоугольной формы подается в базы транзисторов, которые открываются в определен­ной последовательности. Одновременно в открытом состоянии на­ходятся транзисторы VT1 и VT4 или VT2 и VT3. На первичную об­мотку трансформатора Tpl прикладывается все напряже­ние питания. На вторичной об­мотке этого трансформатора существует сигнал прямо­угольной формы с амплитудой 80 В при W1 = W2.

Рис. 17.12

 

Высоковольтный преоб­разователь. Преобразователь (рис. 17.14) построен по прин­ципу преобразования постоян­ного напряжения с независи­мым задающим генератором и усилителем мощности, собран­ным по мостовой схеме. Для обеспечения стабильности вы­ходного напряжения задающий генератор должен иметь срав­нительно высокую и стабильную когда транзистор VT3 закрыт, отрицательный потенциал проходит через транзистор VT3 и открывает транзистор VT4. В эмиттере транзистора VT4 появляется сигнал, равный напряжению источника питания. В результате конденсатор С4 заряжается через диод VD2 до напряжения Е. В следующий момент, когда в коллекторе тран­зистора VT2 будет нулевой потенциал, откроется транзистор VT5. Через этот транзистор и через диод VD1 конденсатор СЗ зарядится до напряжения Е. К концу второго сигнала мультивибратора кон­денсаторы СЗ и С4 будут заряжены до напряжения Е. На выходе будет напряжение 2Е. Следует заметить, что, если точку соединения конденсаторов СЗ и С4 принять за общую для последующей схемы, то в результате получим два источника питания разной полярности.

Рис. 17.13 Рис. 17.14

Рис. 17.15

Делитель напряжения. Устройство (рис. 17.16) позволяет преоб­разовать источник напряжения Е в два источника разной полярно­сти. Напряжения источников питания могут выбираться в любой пропорции относительно Е. В сумме они должны давать напряже­ние Е. С помощью делителя R1 и R2 получается напряжение Е/2. Это напряжение подается на базу транзистора VT1, который явля­ется левым плечом схемы дифференциального усилителя. Второй вход усилителя соединен с общей (средней) точкой выходных ис­точников питания. Несимметричные токи источников питания U₁ и U₂ стремятся сместить общую точку. В результате в коллекторе транзистора VT1 возникает напряжение разбаланса. Это напряже­ние усиливается транзистором VT3 и через эмиттерный повторитель VT4 подается на базы мощных транзисторов VT5 и VT6, которые выравнивают потенциал общей точки. Транзисторы не могут на­ходиться одновременно в открытом состоянии. Ток разбаланса про­текает через один транзистор.

Рис. 17.16

Рис. 17.17 Рис. 17.18

 

Делитель напряжения на составных транзисторах. Источник пи­тания 24 В с помощью ОУ (рис. 17.17) преобразуется в два источ­ника по 12 В. Выходные напряжения имеют противоположную по­лярность. Выходные напряжения могут подключаться к разным на­грузкам. Балансировка схемы осуществляется за счет ООС ОУ. Раз­ные выходные токи балансируются транзисторами. Конденсатор С1 позволяет значительно уменьшить уровень шумов на выходе и предотвращает возможность возникновения генерации.

Делитель напряжения на ОУ. Делитель напряжения (рис. 17.18) собран на транзисторе. В качестве балансирующего элемента ис­пользуется ОУ. Этот усилитель удобно использовать, когда напря­жение питания Е не превышает допустимого напряжения интег­ральной микросхемы: для К140УД1Б напряжение Е должно быть не более 25 В. С помощью высокоомного потенциометра R1 — = 100 кОм устанавливается необходимое отношение выходных на­пряжений U₁ и U ₂. Сопротивление резистора R2 выбирается, исходя из нагрузочного сопротивления R_н2. Сопротивление этого резистора можно рассчитать по формуле R2 = 0,8R_н2(U₁/U₂). Сопротивление резистора R3 определяется по формуле

где h_21Э — коэффициент передачи тока транзистора VT. Максимально допустимая мощность потребления нагрузками R_H1 и R_H2 будет оп­ределяться допустимой мощностью, рассеиваемой транзистором: P=U_lU₂(R_н1 + R₂)/R_н1R₂.

Рис. 17.19 Рис. 17.20

 

Двухполупериодный преобразо­ватель. Преобразователь (рис. 17.19) построен на симмет­ричном мультивибраторе, пере­менный сигнал которого детекти­руется двухполупериодной схемой. Для увеличения мощности вы­ходного сигнала в каждое пле­чо мультивибратора включен со­ставной эмиттерный повторитель, который обеспечивает необходи­мый ток нагрузки.

Диодный умножитель напря­жения. Преобразователь (рис. 17.20) состоит из генера­тора, собранного на транзисторах, и диодно-конденсаторного умножителя напряжения. Частота генератора определяется Конденсатором С1 и резисторами R1 и R2. Выходной сигнал генератора проходит умножающую цепочку и заряжает конденса­тор С5. Умножитель рассчитан на выходной ток 10 мА Для увели­чения тока нагрузки необходимо поставить эмиттерный повтори­тель после генератора и увеличить емкости конденсаторов С2 — С4

Двухполупериодный диодный преобразователь. Преобразователь напряжения (рис. 17.21) состоит из мультивибратора (транзисторы VT3 и VT4), двух составных эмиттерных повторителей (транзисто-ры VT1 и VT2, VT5 и VT6) и выпрямительного моста (диоды VD1 — VD4). При работе мультивибратора сигналы прямоугольной формы с амплитудой 5 В через конденсаторы С1 и С2 поступают на выпрямитель. Поскольку импульсы положительной полярности попеременно приходят на выпрямительный мост то с левого то с правого плеча мультивибратора, на выходе диодов VD1 и VD3 будет положительное напряжение, равное 5 В. Относительно общей шины получается напряжение 10 В. Максимальный ток, отдаваемый преобразователем, будет определяться типом транзисторов эмиттер-ных повторителей.

Параллельно-последовательный умножитель. В основу схемы умножения (рис, 17.22) положен принцип параллельного заряда нескольких конденсаторов и последовательного разряда их на суммирующий конденсатор. Данное устройство осуществляет умно­жение на три.

Рис. 17.21

Рис 17.22

 

Задающий мультивибратор, собранный на транзисторах VT1 и VT2, формирует сигнал прямоугольной формы. Для уменьшения выходного сопротивления генератора стоит составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT3 и VT4. Когда в коллекторе тран­зистора VT2 напряжение равно — 30 В, конденсатор заряжается через диод VD1. За это время заряжаются конденсаторы С4 и С5 через соответствующие диоды. При открывании транзистора VT2 на его коллекторе появляется нулевое напряжение. Напряжения на конденсаторах СЗ и С4 откроют транзисторы VT5 и VT6. В ре­зультате конденсаторы СЗ — С5 будут включены последовательно. Суммарное напряжение через диод VD4 будет приложено к конден­сатору Сб. Конденсатор С6 зарядится до утроенного напряжения источника питания. Поскольку вторая обкладка этого конденсато­ра подключена к питающему напряжению, то суммарное выходное напряжение будет больше 100 В На выходе умножителя можно получить любое другое напряжение, применяя различное число каскадов. Частота работы мультивибратора выбирается с учетом постоянной времени заряда конденсаторов С4 и С5 через резисто­ры R6 и R8

Трансформаторный параллельно-последовательный умножи­тель. Преобразователь напряжения (рис. 17.23) собран по схеме умножителя, который управляется внешним сигналом прямоугольной формы. Амплитуда переменного напряжения в базах транзи­сторов равна 3 В. Когда транзисторы VT1 — VT3 закрыты транзи­стор VT4 открыт. Конденсаторы С1 — СЗ одновременно заряжаются через диоды VD1 — VD6. При изменении состояния транзисторов конденсаторы С1 — СЗ будут включены последовательно. Диод VD7 откроется. На выходе возникнет импульс с амплитудой 200 В. До этого напряжения заряжается и выходной конденсатор. Частота следования управляющих сигналов равна 1 кГц.

Рис. 17.23

 

УМНОЖИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

 

Преобразователи с накопительными конденсаторами. Удвоители напряжения используют свойство накапливать и в те­чение некоторого времени сохранять электрический заряд Выходное напряжение схем (рис. 17.24, а, б) близко к удвоенному амплитуд­ному значению входного напряжения. На рис. 17.24, в схема имеет выходное напряжение, равное удвоенному действующему значению входного. Емкости конденсаторов в удвоителях выбирают одинако­выми. Во всех удвоителях при действии положительной полуволны входного сигнала через соответствующий диод заряжается один конденсатор, а при действии отрицательной полуволны через другой диод — второй конденсатор. Эти заряды определяют напряжение Для высоковольтных умножителей применяют диоды: 2Ц101 А (1 кВ), 2Ц106А (4 кВ), 2Ц106Б (6 кВ), 2Ц106В (8 кВ): 2Ц106Г (10 кВ).

Рис. 17. 24 (а — и)

По аналоговой структуре, что и удвоители, построены схе­мы для умножения в большее число раз. На рис. 17.24 г — е приведены схемы умножителей на 3, на рис. 17.24, ж — м — умножителей на 4, на рис. 17.24, н, n — умножителей на 6 и на рис. 1724 р — т — умножителей на 8.

Умножитель напряжения — интегральная микросхема К299ЕВ Микросхема (рис. 17.25) работает при входном напряжении до 1200 В. Максимальное выходное напряжение может достигать зна­чения 2 кВ, выходной ток — не более 0,2 мА. Для такого выходно­го тока напряжение пульсации составляет не более 100 В Интег­ральная микросхема работает на нагрузку 10 МОм. Максимальная частота входного напряжения 20 кГц.

Рис 17.24 (к — т)

 

Рис. 17.25

 

Двухполупериодная схема умножения. Умножитель напряже­ния (рис. 17.26) состоит из двух симметричных схем. В одну схему входят элементы С1, С2, VD1, VD2, а во вторую — СЗ С4 VD3 VD4. Конденсатор С2 является общим. Он заряжается пульсирую­щим напряжением с удвоенной частотой.

Рис. 17.26

 

ПРИЛОЖЕНИЕ.