5. Импульсные регуляторы напряжения

Как следует из экспериментов, проведенных в разделе 3.7, КПД линейных стабилизаторов является низким из-за потерь в транзисторах регулирующего элемента, кроме того требуются мощные теплоотводы, превышающие по габаритам и массе сами стабилизаторы.

Повысить КПД можно, если транзисторы регулирующих элементов будут работать в ключевом режиме.

При использовании MOSFET и IGBT транзисторов проблема КПД и массово-габаритных показателей решается достаточно просто. Регулирование напряжения в этом случае осуществляется следующим образом: из постоянного напряжения формируются однополярные импульсы с постоянной составляющей, величина которой пропорциональна длительности импульсов. Схема идеального ключевого регулятора и осциллограммы, поясняющие его принцип работы, показаны на рисунке 5.1.

U1

Рисунок 5.1

Среднее значение выходного напряжения U_н:

Где γ=t₁/T – коэффициент заполнения импульса.

Изменяя значение коэффициента можно регулировать выходное напряжение импульсного регулятора. Для получения постоянного напряжения необходимы фильтры.

Существуют три основные схемы импульсных регуляторов напряжения (ИРН), преобразующих переменное напряжение в постоянное (конверторы ДС-ДС): последовательный ИРН понижающего типа, ИРН параллельный повышающего и ИРН параллельный инвертирующего типа.