Инверторы, умножители напряжения: схемы, принцип работы, диаграммы

Инверторы— это устройства, преобразующие постоянный ток в переменный. Изобразим упрощенную схему инвертора на биполярных транзисторах (рис. 2.87), где имеет место соотношение u_c1 = u_c2 = ½ u_вх

В схеме часто используют электролитические конденсаторы (большой емкости). Транзисторы работают в ключевом режиме:

включаются и выключаются поочередно. На выходе схемы возникает переменное напряжение.

Умножители напряжения

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Умножители напряжения преобразуют переменное напряжение в постоянное, причем выходное постоянное напряжение значительно превышает амплитуду входного переменного напряжения. Различают симметричные и несимметричные умножители напряжения.

Рассмотрим схему симметричного удвоителя напряжения (схему Латура) (рис. 2.88). Диоды включаются в разные полупериоды входного напряжения. В те полупериоды, когда u_вх< 0, включается диод D₁ и заряжается конденсатор С₁ в другие полупериоды (u_вх< 0), включается диод D₂ и заряжается конденсатор С₂.

Напряжения на конденсаторах при холостом ходе приближаются к амплитудному значению U_вx.m входного напряжения, поэтому u_вых= 2U_вx.m
Схема несимметричного удвоителя напряжения имеет вид, показанный на рис. 2.89.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В отрицательные полупериоды входного напряжения (uвх< 0) через диод D1 заряжается конденсатор С1 до амплитудного значения входного напряжения, а в положительные полупериоды (uвх> 0) через диод D2 под действием суммы напряжений uвхи uc1, действующих согласно, заряжается конденсатор С2 до удвоенного амплитудного значения входного напряжения.

Аналогичным образом строят утроители (рис. 2.90, а), учетверители (рис. 2.90, б) и другие умножители напряжения.
В этих схемах напряжение на конденсаторе С₁ равно амплитудному значению входного напряжения, а на всех остальных конденсаторах — удвоенному амплитудному значению входного напряжения. Входное напряжение на такие умножители поступает обычно с вторичной обмотки трансформатора, и тогда такое устройство называют выпрямителем с умножением напряжения. Обычно они применяются в высоковольтных выпрямителях, потребляющих небольшой ток (единицы миллиампер), например для питания кинескопов телевизоров.

Рассмотренные ранее выпрямители являлись нерегулируемыми, так как величина выходного постоянного напряжения однозначно определялась входным напряжением выпрямителя.

Управляемые выпрямители позволяют регулировать выходное напряжение. Они, как правило, построены на основе однооперационных (обычных, незапираемых) тиристоров.

Для примера рассмотрим схему однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя со средней точкой (рис. 2.91).

Однофазного двухполупериодного управляемого выпрямителя

Если импульсы управления подаются сразу после появления на тиристорах положительных напряжений, то схема будет работать точно так же, как схема на диодах.
Изобразим временную диаграмму выходного напряжения для случая, когда импульсы управления подаются с некоторой задержкой по отношению к указанным моментам времени (рис. 2.92, жирная линия).

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Через tвкл обозначена указанная выше задержка. Часто временные диаграммы подобных схем изображают, откладывая по горизонтальной оси не время t, а величину ωt (ω — круговая частота). Тогда указанной задержке соответствует определенный угол αвкл сдвига по фазе между напряжением на тиристоре и импульсами управления, причем αвкл = ω · tвкл

Угол α_вкл называют углом управления. Для рассматриваемой схемы угол управления, как легко заметить, может изменяться в пределах от 0 до π (от 0 до 180 град.). Чем больше угол управления, тем меньше среднее напряжение на выходе выпрямителя.

Пунктиром изображена временная диаграмма, соответствующая отсутствию задержки.