которым через выпрямительные диоды VD2, VDs и через Г-образный LC-фильтр (Lф, Сф) подключена нагрузка. Параллельно первичной обмотке трансформатора включена цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора Сг И диода VDi, шунтированного вспомогательным ключом VT2. Указанная цепь выполняет здесь такие же функции, как в однотактных преобразователях, принцип работы которых изложен в [3].

Работа преобразователя в установившемся режиме сводится к следующему. Ключи VTi и VT2 управляются синхронно и противофазно: если VTi включен, то VT2 выключен. Полярность напряжения на конденсаторе Сз такова, что диод VDi находится под обратным смещением. В указанном состоянии входной дроссель подключен параллельно шинам источника входного напряжения U, а конденсатор Ci - параллельно первичной обмотке wi трансформатора TV. При этом происходит увеличение энергии в магнитном поле сердечника Lex, а энергия, запасенная ранее конденсатором Ci, через TV передается в фильтр с нагрузкой открыт диод VD2). После выключения VTi энергия, запасенная в сердечнике Lbx, восполняет потери энергии в конденсаторе Ci и через TV передается в фильтр с нагрузкой (открыт VDs). На рассматриваемом этапе работы через конденсатор Сг замыкается ток, представляющий собой разность пульсаций токов входного дросселя, тока намагничивания трансформатора TV и тока дросселя фильтра, приведенного к первичной обмотке wi. Как и в однотактных преобразователях, анализ которых приведен в [4], указанный ток в первую половину рассматриваемого промежутка времени имеет одно направление (замыкается через VDi), а во вторую - противоположное (замыкается через открытый вспомогательный транзистор VT2).

Ниже приведены основные расчетные соотношения для рассмотренного преобразователя в режиме ШИМ-регули-рования, полученные в предположении идеальности всех элементов, непрерывности изменения потоков в магнитных элементах и пренебрежения пульсациями напряжений на конденсаторах по сравнению с их средними уровнями:

(7н = 2пикз -- выходное напряжение преобразователя; n={w2/Wi) = {w3/Wi);

кз -- коэффициент заполнения - отношение длительности включенного состояния регулирующего транзистора VTi к периоду 7 ;

1вх = 2nlnk3± {икзТ)/21вх - максимальные (знак плюс) и минимальные значения тока входного дросселя, где Lbx - индуктивность дросселя, /н - ток нагрузки;

1ф = 1и±: nUkT {1-2кз)/21ф - максимальные (знак плюс) и минимальные значения тока дросселя фильтра, где Ьф - индуктивность дросселя;

/ц =/г/н (1 -2кз) ± икзТ/2Ь - максимальные (знак плюс) и минимальные значения тока намагничивания трансформатора, приведенного к первичной обмотке, где Ln - индуктивность намагничивания обмотки wi;

ic{t) = Icm[l - 2t/{l-k3) Т] - закон изменения тока через конденсатор Сг, 0(1-&з)Г и =0 соответствует моменту выключения VTi), где 1ст - амплитудное значение тока, определяемое из выражения 1ст = = Q,5Uk3T[{l/L3x) + (1/М +пН1-кз) T/Lф],

Uci. = и, Uc2 = икз/(1 -кз) - средние уровни напряжений на конденсаторах Ci и Сг соответственно;

ISUci --- 1С2--г->

пикз{\-2кз)-П

- двойные амплитуды пульсаций напряжений на конденсаторах Ci, Сг, Сф соответственно.

Отметим, что на входе LC-фильтра действует частично модулированное по амплитуде напряжение: на отрезке кзТ его значение равно nU, а на отрезке (1-кз) Т - -nUci = пикз/{\ - з). При 3 = 0,5 указанные напряжения одинаковы и в режиме регулирования нет необходимости устанавливать выходной фильтр. Заметим, что при этом равна нулю постоянная составляющая тока намагничивания трансформатора, сердечник которого пере-магничивается по симметричному циклу. Когда преобразователь работает в режиме стабилизации выходного напряжения, габариты реактивных элементов минимальны, если при изменениях входного напряжения от f/мин ДО иакскз изменяется симметрично относительно значения, равного 0,5. С учетом выражения, определяющего значение Un, оптимальный коэффициент трансформации определяется из соотношения

П = 0,5f/H[ (l/f/мин) + (l/f/макс) ].

Обратим внимание на то, что на обмотке входного дросселя и первичной обмотке трансформатора на отрезках кзТ и (1 -кз)Т действуют одинаковые средние напряжения: на первом этапе Ulbx = U, Ui = Uci = U; на вто-

Рис. 2. Схема однотактного преобразователя напряжения с магнитно-связанным трансформатором

ром Ulbx=Uci - Uc2 - U =

= икз/(1-кз) = Uc2Uu Указанное обстоятельство позволяет конструктивно выполнить обмотки входного дросселя и трансформатора на одном магнитопроводе [5]. Схема такого преобразователя показана на рис. 2. Здесь для удобства изменена последовательность включения конденсатора С4 и обмотки Ш4, а конденсатор С2 с диодом VDi и вспомогательным ключом УГг подключены параллельно силовому ключу VTi. Среднее значение напряжения на конденсаторе Сг равно и/{1-кз); все остальные значения средних токов и напряжений такие же, как на рис. 1. Суммарный ток намагничивания трансформатора, приведенный к первичной обмотке, определяется суммированием средних значений токов /вх и ly, и равен /нп.

В [1] показано, что учет неидеальности трансформатора, обусловленной наличием потоков рассеяния, позволяет путем изменения коэффициента связи между обмотками W\ и Швх свести практически к нулю пульсации тока в обмотке ОУвх. Скорость изменения тока diBx/dt как во включенном, так и в выключенном состоянии силового ключа пропорциональна величине (1-M/L{), где М - коэффициент взаимоиндукции, определяемый равенствами М=Хцвх а;1/гУвх= =и10Увх/11У1, в которых LuBx и L 1 - индуктивности намагничивания соответствующих обмоток. Величина Ly=Lsi-\-+-ц1 представляет собой полную индуктивность обмотки wx, содержащую индуктивность Lsi, обусловленную потоками рассеяния. С учетом второго равенства для величины М указанный коэффициент пропорциональности можно привести к виду; 1-{LiWbx./LiWi). Таким образом, изменяя непрерывно величину Wbx при прочих неизменных величинах, .можно получить равенство diBx/dt=0, что эквивалентно бесконечно большой эффективной входной индуктивности. В реальных устройствах а>вх изменяется только дискретно. Поэтому для получения нулевых пульсаций входного тока необходимо задать г2;вх/1>1 и включить последовательно с обмоткой Wi компенсирующую индуктивность Хк так, как показано штриховой линией на рис. 2. Значение Lk можно определить, приравняв указанный выше коэффициент про-