Перезарядки конденсатора

Одновременно происходит перезарядка конденсатора С так, как показано на 10.55 знаками плюс и минус в скобках. Это подготавливает узел коммутации к следующему этапу переключения тиристоров. В момент времени t3 прямой ток диода /„ - /н уменьшится, до нуля, диод закроется и начинается завершающий этап коммутации,

С приходом первого управляющего импульса, когда открыта пара тиристоров ТРг и 7\Р4, ток от плюсового зажима источника питания Е через нагрузку и конденсатор С направлен к минусовому зажиму источника, заряжая при этом конденсатор С (знаки заряда на обкладках конденсатора указаны без скобок). При появлении второго управляющего импульса, который открывает тиристоры ТР2, ТР3, конденсатор С разряжается через нагрузку и открытые тиристоры ТР2, ТР3. В это же время напряжение на конденсаторе С через открытые тиристоры ТР2, ТРа подключается к тиристорам ТРЪ 7\Р4, обеспечивая их запирание. После запирания тиристоров 77*!, ТРц начинается перезарядка конденсатора, по окончании которой знаки заряда на обкладках конденсатора указаны в скобках; далее процессы повторяются.

В рассматриваемом инверторе частота управляющих сигналов /у должна быть меньше собственной частоты последовательного контура f0. Это необходимо для того, чтобы перезарядка конденсатора заканчивалась до отпирания очередной пары тиристоров в инверторе. При этом в нагрузочном токе создаются паузы, в течение которых очередная пара тиристоров должна успеть закрыться.

Одновременно происходит перезарядка конденсатора CR так, как показано на 10.55 знаками плюс и минус в скобках. Это .подготавливает узел коммутации к следующему этапу переключения тиристоров. В момент времени (3 прямой ток диода /„ - /н уменьшится до нуля, диод закроется и начинается завершающий этап коммутации,

Одновременно происходит перезарядка конденсатора С так, как показано на 10.55 знаками плюс и минус в скобках. Это подготавливает узел коммутации к следующему этапу переключения тиристоров. В момент времени (3 прямой ток диода /_ - / уменьшится до нуля, диод закроется и начинается завершающий этап коммутации,

При отпирании рабочего тиристора ТР\ конденсатор Ск заряжается от источника входного напряжения через коммутирующий дроссель LK и резистор RK с полярностью, указанной на рисунке. После включения коммутирующего тиристора ТРч через него и рабочий тиристор, зашунтированный диодом Д\, происходит резонансная перезарядка конденсатора. В процессе перезарядки рабочий тиристор запирается, и дальнейшая перезарядка осуществляется через диод Д\. Повторное включение рабочего тиристора вызывает новую перезарядку конденсатора и т. д.

В отключенном состоянии тиристора Т1 конденсатор С заряжается до напряжения источника (Jo через цепь нагрузки Н и тиристор Т2, который должен'быть открытым. При закрытом тиристоре Т2 для включения цепи тока открывается Т1. Происходит перезарядка конденсатора С через тиристор Т1, дроссель L и полупроводниковый вентиль Д1. Благодаря вентильному действию диода Д1 через эту цепь пройдет лишь первая положительная полуволна тока разряда конденсатора С на индуктивность L. В начале полуволны тока (i«0) вся энергия, запасенная в этой цепи, сосредоточена в емкости С и напряжение на ней .максимально. При амплитудном значении тока колебаний вся энергия будет сосредоточена в индуктивности (хч=?л'2/2), а напряжение конденсатора станет равным нулю. В конце полуволны тока вся энергия снова сосредоточится на конденсаторе, напряжение на нем станет максимальным (Uc = Uo), но изменит свою полярность на обратную (при отрицательной производной тока). Конденсатор останется в этом состоянии, так как обратная полуволна тока будет заперта диодом Д1, а Т2 закрыт.

то по синусоидальному закону будет меняться и заряд q конденсатора: q = Си = C(/msinto/, т. е. конденсатор будет периодически перезаряжаться. Периодическая перезарядка конденсатора сопровождается протеканием через него зарядного тока:

Если учесть гистерезис (см. 15.6), то перезарядка конденсатора происходит при напряжении на нем, немного не равном нулю (см. пунктир на 15.36).

Длительность импульса. После того как один из транзисторов (например, Т2) закрывается, происходит перезарядка конденсатора Сь присоединенного к коллектору открытого транзистора Тг. Перезарядка длится с момента tl до t2 ( 20.2), когда потенциал базы транзистора Т2 станет равным нулю (напряжение на перезаряжаемом конденсаторе упадет до нуля). В это время транзистор Т2 откроется и формирование вершины импульса закончится. Таким образом, длительность импульса определяется временем разрядки в процессе перезарядки конденсатора С1 (рассуждая аналогично, можно сказать, что она равна времени разрядки конденсатора С2). Поэтому конденсаторы С], и С2 называют времязадающими или хронирующими. Напряжение на конденсаторе в период разрядки, а следовательно, и на базе закрытого транзистора Т2 будет уменьшаться по экспоненте, согласно (20.5), с постоянной времени тп1 = ЯБ2С,:

В исходном состоянии схемы конденсатор С заряжен почти до полного напряжения питания ?д, а оба тиристора находятся в непроводящем состоянии. В момент подачи пускового сигнала на первый тиристор включается ток через нагрузку, и падение напряжения на ней становится близким к Е&. При этом через диод Д и индуктивность L начинается резонансная перезарядка конденсатора С, напряжение на котором быстро достигает величины, также близкой Еа, но обратной полярности. Благодаря наличию диода Д это напряжение на конденсаторе сохраняется в течение всего времени прохождения тока через нагрузку. Выключение этого тока осуществляется подачей пускового импульса на второй тиристор,, с включением которого все напряжение на конденсаторе оказывается присоединенным к тиристору Т\ с обратной полярностью. В результате последний переводится в непроводящее, состояние, а конденсатор снова перезаряжается через тиристор Т2 и резистор RK. Полярность напряжения на конденсаторе снова становится такой,, как показано на 16.5,6. С окончанием перезарядки конденсатора ток через RH и Т% прекращается. Последний переходит в непроводящее состояние, и схема готова к приему следующего пускового импульса на тиристор Т{.

на котором ток разрядки /,, = /( замыкается через цепь нагрузки (контур 3). При этом конденсатор С получает энергию от источника, компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения -U0. В момент времени и ток разрядки ic - 0 уменьшается до нуля и вспомогательный тиристор К5к j закрывается. После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса системы управления открывается основной тиристор VSi. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора С2. Далее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления.

На 8.54 приведена схема мультивибратора на логических элементах НЕ (в качестве которых могут быть использованы элементы ИЛИ — НЕ или И — НЕ с объединенными входами). Схема отличается от схемы 8.53 включением конденсатора С в цепь обратной связи с выхода элемента Э2 на вход элемента 3j и добавлением цепи /?х — Д± на входе элемента Э1. Состояние квазиравновесия («1» на выходе одного элемента и «О» на выходе другого) удерживается в течение времени, требуемого для перезарядки конденсатора Cj (или С2) до уровня, соответствующего порогу срабатывания элемента 32 (или Эг). После этого состояния логических элементов изменяются на противоположные и процессы повторяются. На выходах 1 и 2 мультивибратор генерирует прямоугольные импульсы противоположных полярностей. Если R^—R^—R, С1=С2=С, то импульсы симметричны и мультивибратор называют симметричным. Длительность импульса определяется выражением (8.1), а частота повторения импульсов

на котором ток разрядки /° - i замыкается через цепь нагрузки (контур 3). При этом конденсатор CK получает энергию от источника, компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения -t/0. В момент времени ц ток разрядки ic - 0 уменьшается до нуля и вспомогательный тиристор VSK, закрывается. После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса системы управления открывается основной тиристор VS-i. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора С2. Дэ-лее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления.

на котором ток разрядки ic = i замыкается через цепь нагрузки (контур 3). При этом конденсатор CK получает энергию от источника, компенсирующую ее потери на предыдущих этапах коммутации, и заряжается до напряжения — ?/0. В момент времени /4 ток разрядки if, = 0 уменьшается до нуля и вспомогательный тиристор FSK г закрывается. После окончания процесса перезарядки конденсатора под действием управляющего импульса системы управления открывается основной тиристор VSi. Направление тока нагрузки изменится на обратное, и этот ток будет равен току разрядки конденсатора Ci. Далее процесс коммутации тиристоров будет периодически повторяться с частотой следования импульсов управления.

Напряжение на базе любого из транзисторов изменяется по экспоненциальному закону ( 6.24, б) — для перезарядки конденсатора Cei

проходит как через нагрузку Ru (ток /„ на 10.6, а), так и через резистор R (ток заряда /3аР). Последний заряжает конденсатор С с указанной на рисунке полярностью. При включении в момент времени tz тиристора 77>2 конденсатор С разряжается через тиристоры ТР\ и ТР2 (ток разряда tpa-ip), выключая тиристор ТР\. До перезарядки конденсатора напряжением противоположной полярности (интервал времени t$ на 10.6, б) напряжение на аноде тиристора ТР\ сохраняется отрицательным, что обеспечивает восстановление его запирающих свойств.

На 10.7 приведены схемы коммутации тиристоров с помощью последовательного LC-контура, включенного параллельно тиристору ( 10.7, а) и последовательно с ним ( 10.7, б). В схеме 10.7, а конденса-тор С заряжается с поляр-ностью, указанной без скобок, когда тиристор ТР заперт. При включенном тиристоре конденсатор перезаряжается через него. Через полупериод собственных колебаний LC-контура полярность напряжения на конденсаторе изменяется на обратную, и в следующий полупериод нарастающий ток перезарядки конденсатора выключает тиристор, так как проходит навстречу току нагрузки.

Ток разряда /С2 в процессе перезарядки конденсатора меняется; его максимальное значение IС2 max соответствует началу процесса перезарядки: t'C2max = 2E/R6z, или, учитывая симметрию схемы, i'cz max = 2E/R6. Отсюда максимальное значение коллекторного тока

Ток зарядки конденсатора Ci изменяется с постоянной времени ©в> ток перезарядки конденсатора С2 с постоянной времени вф. Так как всегда R6 > RH, то вф > 9В. Ток ict успевает уменьшиться до нуля, в то время как ток iС2 все еще близок к своему максимальному значению 2E/Re. Будем учитывать это при выводе условия насыщения транзистора 7V

2) разрядка конденсатора, который, ранее зарядившись до напряжения Ucmax, теперь перезаряжается на источник питания —Е через RQ с постоянной времени в = КбС. Обычно постоянная времени в велика, и время перезарядки конденсатора превышает время затухания тока намагничивания. Через интервал времени tf после запирания транзистора напряжение на конденсаторе перейдет

где тп = RC — постоянная времени цепи перезарядки конденсатора.