Выходные каскады усилителей мощности — Дарлингтон против Шиклаи.

Транзисторы как силовые элементы многих радиоэлектронных устройств для нормальной работы должны выполнять следующие функции:

1. Обеспечивать управление заданным током нагрузки при большом усилении по мощности.

2. Обладать достаточной (с учётом заданной выходной мощности и диапазонов изменения входного и выходного напряжений) рассеиваемой мощностью.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

3. Иметь максимально допустимое напряжение коллектор – эмиттер, позволяющее без опасности пробоя обеспечивать необходимое падение напряжение на переходе коллектор – эмиттер при возможных значениях входного и выходного напряжений.

В некоторых случаях имеющиеся в наличии транзисторы не позволяют выполнить одно или несколько вышеописанных условий, тогда прибегают к помощи так называемых составных транзисторов. Схем составных транзисторов существует великое множество, но основных схем существует всего три.

Зачем нужна схема Дарлингтона?

Вы должны помнить, что биполярный транзистор — это элемент, управляемый током. Когда ток, известной величины, течет в базу, мы ожидаем, что ток коллектора будет в β раз больше, где β — коэффициент усиления по току, который соединяет токи базы и коллектора вместе.

Теперь давайте представим ситуацию: предположим, что мы хотим использовать транзистор для включения двигателя, потребляющего ток 5 А. Напряжение питания настолько низкое, что использование полевых МОП-транзисторов невозможно, поэтому они остаются только биполярными. Оказывается, что транзисторы, способные проводить такой большой ток, имеют параметр β в диапазоне 40–100.

Делим ток коллектора на коэффициент усиления по току. Результат будет находится в диапазоне 50–125 мА. Поэтому для насыщения транзистора необходимо обеспечить ток базы, по крайней мере, в три раза превышающий расчетный, то есть порядка 150–375 мА. Однако наш микроконтроллер (например, Arduino) может выдавать только 20 мА (безопасная производительность для одного выхода), что определенно слишком мало… Вот здесь и пригодится схема Дарлингтона.

Схемы тестирования временных параметров транзистора

Диаграмма входного сигнала.

Схема измерения при резистивной нагрузке.

Параметры режима:

• UCC = 125 В.
• RC = 125 Ом.
• RB = 47 Ом.
• D1 диод 1N5820 или подобный.
• SCOPE – осциллограф “Tektronics 475” или подобный.
• tr, tf ˂ 10 нс; скважность ≤ 1%.

Схема измерений с параметрами элементов при индуктивной нагрузке транзистора.

• Входной сигнал: прямоугольный импульс с амплитудой 5 В и протяженностью фронтов tr и tf не более 10 нс. Скважность импульсов 10%.
• Протяженность импульса подбирается из требуемой величины коллекторного тока IC.
• UCC подбирается из требуемой величины IC.
• RB подбирается из требуемой величины IB1.
• Диод MR826 выбирается на напряжение 1 кВ.
• Напряжение ограничения UCLAMP = 300 В.

Диаграммы выходных токов и напряжений.

На рисунке:

• tf CLAMPED – время спадания импульса тока при ограничении напряжения на уровне UCLAMPED.
• IC(PK) максимальное достижимое значение тока, по которому подбираются значение UCC и длительность входного импульса.

Расчетные формулы: t1 = L × IC(PK) / UCC; t2 = L × IC(PK) / UCLAMP.

Идея схемы Дарлингтона

Если один транзистор может усилить ток, улучшит ли нашу ситуацию использование двух транзисторов? Да, правильно, улучшит. Все, что нам нужно сделать, это объединить наши транзисторы в схему Дарлингтона, данная схема была разработана в 1953 году Сидни Дарлингтоном.

Примерное подключение двух биполярных транзисторов в схему Дарлингтона

При описании работы схемы Дарлингтона, мы предполагаем, что ток коллектора равен току эмиттера (для простоты здесь мы опускаем ток базы). Также будем учитывать, что в схеме используются однотипные биполярные транзисторы. Принцип работы следующий: ток, который подается на базу Т1, течет с его эмиттера усиленным. Обозначим коэффициент усиления этого транзистора по току β T1 .

T1 течет из эмиттера I BT1 · β T1 и напрямую влияет на базу T2. Транзистор Т2 усилен в β Т2 — кратно. В результате ток I BT1 · β T1 · β T2 протекает через коллектор T2. Гораздо большая часть тока проходит через T2, поэтому ток коллектора T1 можно считать незначительным.

Распределение токов, протекающих в схеме Дарлингтона
Преобразовывая формулы, мы сделали несколько упрощений. Однако, они мало повлияют на результат (порядка одного процента). Коэффициент усиления по току транзисторов колеблется намного сильнее (температура, производитель).

Преимущества схемы Дарлингтона

Транзисторы Дарлингтона используются так же, как одинарные биполярные. Их можно рассматривать как один транзистор с измененными параметрами. Наиболее важной особенностью такого изменения является умножение текущих коэффициентов усиления.

Вернемся к примеру, приведенному в начале: объединив мощный транзистор с β = 40 с меньшим значением β, мы получим коэффициент усиления 1600. Для включения нагрузки, потребляющей 5 А, потребуется всего 3 мА — это ток, который успешно обеспечивает большинство микроконтроллеров.

Читать также: Что такое смартфон?

Однако необходимо помнить, что транзисторы в этом соединении загружены неравномерно: большая часть тока проходит через T2. Это означает, что они не обязательно должны быть одного типа. Например, T1 может быть транзистором малой мощности с большим β, что делает результирующее усиление еще выше!

Пара Шиклаи и каскодная схема

Другое название составного полупроводникового триода – пара Дарлингтона. Кроме неё существует также пара Шиклаи. Это сходная комбинация диады основных элементов, которая отличается тем, что включает в себя разнотипные транзисторы.

Что до каскодной схемы, то это также вариант составного транзистора, в котором один полупроводниковый триод включается по схеме с ОЭ, а другой по схеме с ОБ. Такое устройство аналогично простому транзистору, который включён в схему с ОЭ, но обладающему более хорошими показателями по частоте, высоким входным сопротивлением и большим линейным диапазоном с меньшими искажениями транслируемого сигнала.

Недостатки схемы Дарлингтона

К сожалению, на этом преимущества заканчиваются. Первый недостаток этой схемы — это то, что на базе-эмиттрере напряжение приходит вдвое большее. Здесь мы имеем дело с последовательным соединением переходов база-эмиттер, поэтому напряжения на каждом из них складываются (около 0,7 В при включении).

Однако гораздо более серьезным недостатком является повышенное напряжение насыщения. Этот вопрос лучше всего проанализировать на диаграмме с записью напряжений.

Распределение напряжения в насыщенном транзисторе Дарлингтона

Напряжение коллектор-эмиттер транзистора Дарлингтона состоит из:

• напряжение база-эмиттер транзистора Т2,
• напряжение коллектор-эмиттер Т1.

Когда система насыщена, транзистор T2 все еще должен быть открыт, то есть, его напряжение база-эмиттер составляет 0,7 В. Благодаря этому, транзистор T1 может правильно насыщаться, и его U CE падает до произвольного уровня 0,2 В. После суммирования этих значений напряжения, оказывается, что U CE транзистора T2 целых 0,9 В!

В нашей примерной схеме, из начала этой статьи, одиночный транзистор имеет большое преимущество: в насыщенном состоянии на нем будет около 0,2 В (на практике немного больше), что в сочетании с протекающим током 5 А, через коллектор, приведет к рассеиванию мощности около 1 Вт.

Это количество тепла можно легко рассеять с помощью небольшого радиатора, то есть элемента, который отводит тепло. Обычно он изготавливается из алюминия, который имеет легкий вес и хорошо проводит тепло. Радиаторы имеют различную форму — чаще всего в поперечном сечении они напоминают гребешок, увеличивающий поверхность контакта с протекающим воздухом.

Радиатор — теплоотводящий элемент

Но вернемся к управлению нашим двигателем. Если мы воспользуемся Дарлингтоном, эта мощность будет потрачена впустую, да и радиатор потребуется намного прочнее. Кроме того, напряжение питания приемника будет ниже примерно на 1 В. В случае схем, питающихся от низкого напряжения, например 3,3 В, это будет значительное снижение.

И еще, в забитом состоянии, напряжение коллектор-эмиттер обоих транзисторов практически одинаково. Это означает, что при управлении приемником от источника питания, например 60 В, оба транзистора должны выдерживать такое напряжение (с запасом).

Модификации (версии) транзисторов серии 13003

Конструктивное исполнение — TO-92. Ta = 25°C.

Конструктивное исполнение ТО-126 (D/F/S). Tc = 25°C.

Конструктивное исполнение ТО-220 (AB/HW/F). Tc = 25°C (если не указано иное).

Конструктивное исполнение ТО-251. Tc = 25°C (если не указано иное).

Конструктивное исполнение ТО-252. Tc = 25°C (если не указано иное).

Конструктивные исполнения ТО-826, SOT23, SOT223, SOT89, LSTM. Tc = 25°C (если не указано иное).

Примечание: данные таблиц получены из даташип компаний-производителя.

Схема Дарлингтона на практике

Пришло время проверить свойства схемы Дарлингтона на практике. Конечно, согласно предыдущей схеме, такую ​​конфигурацию можно построить «вручную» на двух транзисторах. Однако, эта схема настолько популярна, что производители также продают готовые транзисторы Дарлингтона, которые имеют такое двойное соединение и выглядят, как обычный одиночный транзистор.

В нашем эксперименте мы будем использовать транзистор MPSA29 (β> 10000), который представляет собой готовый транзистор Дарлингтона. Сравним его работу с ранее рассмотренным BC546 (β = 200–450). На этот раз, мы построим две версии «графитово-бумажного потенциометра», в которых один из путей, по которым протекает ток, будет нарисован карандашом на листе бумаги!

Читать также: Что такое пайка?

Для выполнения этого упражнения вам потребуются:

• Резистор 1 × 10 кОм,
• Резистор 1 × 1 кОм,
• 1 × светодиод (выберите свой любимый цвет),
• 1 × транзистор BC546,
• 1 × транзистор MPSA29,
• 1 × карандаш,
• 1 × лист бумаги,
• батареи 4 × AA, 1 × слот для 4 батареек АА,
• 1 × макетная плата,
• комплект соединительных проводов.

Сначала сделайте потенциометр самостоятельно. На листе бумаги проведите карандашом толстую линию, длиной в несколько сантиметров. Несколько раз проведите карандашом по линии, чтобы она была четкой (одного проведения недостаточно, потому что углеродный след на листе не будет сплошным). Как вы, наверное, знаете, графит проводит электричество, но обладает довольно большим сопротивлением. Проведя линию, вы сделали резистор с сопротивлением в сотни килоом на сантиметр. Это вы можете проверить с помощь. мультиметра.

С помощью мультиметра, можно измерить сопротивление линии, проведенной карандашом

Теперь нам нужно разместить на макетной плате микросхему, которая будет использовать наш графитовый резистор. Пока мы будем использовать хорошо известный транзистор BC546. Однако, стоит сразу обратить внимание на другое расположение выводов MPSA29!

Сравнение выводов транзисторов BC546 и MPSA29

Мы будем использовать графитовую линию как «потенциометр», регулирующий ток, протекающий через основание. Просто прижмите провода к листу бумаги. Чем больше расстояние между проводниками, тем больше сопротивление между ними. Резистор 10 кОм используется для защиты транзистора от возгорания, в случае случайного короткого замыкания этих проводов.

Принципиальная схема для тестирования усиления BC546

На практике вся схема может выглядеть так:

Пришло время проверить, как ведет себя схема при разном сопротивлении. Выполняя это упражнение, не касайтесь пальцами проводов «потенциометра» — сопротивление кожи относительно низкое, что нарушит ход данного эксперимента.

Чем длиннее дорожка между концами проводов, тем выше сопротивление и меньше тока течет в базу. На какой длине дорожки светодиод перестает гореть? Запишите свой результат, выключите питание и замените транзистор на MPSA29. Однако помните, что у этого транзистора другой эмиттер и коллектор!

Принципиальная схема для тестирования усиления MPSA29

На практике вся схема может выглядеть так:

После сборки схемы включите питание, и снова прижмите концы проводов к дорожке на листе. Теперь расстояние между проводами, на которых горит светодиод, должно быть намного больше. Это все благодаря свойствам нового транзистора, который имеет гораздо более высокое бета-усиление.

Транзисторы Дарлингтона медленные!

Для схемы Дарлингтона характерно определенное явление, которое очень затрудняет работу на высоких частотах. Его переключение, а особенно выключение, занимает много времени (для электроники).

Давайте еще раз посмотрим на принципиальную схему. При включении питания потенциал базы T1 повышается (например, микроконтроллером), тем самым вводя в нее ток. Этот транзистор очень быстро переходит из состояния засорения в активный, в котором он усиливает этот ток и подает его на базу T2, которая также очень эффективно включается. Все происходит довольно быстро.

Читать также: Что такое технология 3G?

Примерная схема подключения двух биполярных транзисторов в схему Дарлингтона
Теперь выключаем транзистор Дарлингтона. Потенциал базы T1 подтягивается резистором к земле. Носители заряда, накопившиеся в этой базе, должны оттекать от нее через этот резистор. Поскольку T1 был «по-настоящему» насыщен, таких носителей там было довольно много.

В течение этого времени, T2 все еще был проводящим, хотя он больше не должен таковым быть. Предположим, что носители вышли из базы T1, вопрос: куда должны уйти носители с базы T2? Единственный выход — это база, но к ней подключен только забитый транзистор… Нам остается только ждать, пока эти носители самопроизвольно «рассеются» и транзистор окончательно перестанет проводить.

Это явление демонстрируют следующие иллюстрации (текущие значения, конечно, не отражают реальные — они служат только для иллюстрации шкалы и самого факта прохождения тока; RL и значок двигателя символизируют какой-то элемент, который питается от транзистора, например двигатель).

В выключенном состоянии ситуация следующая:

Таким образом, на отключение транзистора Дарлингтона влияют два события:

• снятие с насыщения и засорения Т1,
• ожидание, пока транзистор Т2 перестанет проводить.

Первую проблему можно как-то решить, используя, например, соответствующие схемы для ускорения переключения транзисторов. Однако с последним есть проблема, потому что по носителям должен быть обеспечен поток от базы к эмиттеру.

Электроника придумала способ частично решить эту проблему. Этот метод предполагает добавление резистора между базой и эмиттером Т2. Благодаря этому, носители заряда находят выход из базы. Одним из недостатков является снижение коэффициента усиления по току, поскольку этот резистор «крадет» ток у эмиттера T1.

Такие модифицированные транзисторы Дарлингтона коммерчески доступны как одиночные, так и в виде интегральных схем с большим количеством компонентов внутри. Хорошим примером является популярная микросхема ULN2003, в состав которой входит аж 7 таких систем.

Популярная микросхема ULN2003

В состав этой микросхемы также входят резисторы, ограничивающие базовый ток T1 (2,7 кОм) и ускоряющие выключение T1. Использование таких интегральных блоков удобно тем, что экономит место на плате, вход этой схемы подключается напрямую к выходу микроконтроллера.

Внутренняя схема ULN2003

Принцип построения и работа инверторных сварочных аппаратов

Влияние рабочей частоты на габариты трансформатора

Трансформатор является необходимым элементом любого сварочного источника. Он понижает напряжение сети до уровня напряжения дуги, а также осуществляет гальваническую развязку сети и сварочной цепи. Известно, что размеры трансформатора определяются его рабочей частотой, а также качеством магнитного материала сердечника.
Примечание.

При понижении частоты габариты трансформатора возрастают, а при повышении – уменьшаются.

Трансформаторы классических источников работают на относительно низкой частоте сети. Поэтому вес и габариты этих источников в основном определялись массой и объемом сварочного трансформатора.

В последнее время были разработаны различные высококачественные магнитные материалы, позволяющие несколько улучшить массогабаритные параметры трансформаторов и сварочных источников. Однако существенного улучшение этих параметров можно добиться только за счет увеличения рабочей частоты трансформаторов. Так как частота сетевого напряжения является стандартом и не может быть изменена, то повысить рабочую частоту трансформатора можно, используя специальный электронный преобразователь.

Блок-схема инверторного сварочного источника

Упрощенная блок-схема инверторного сварочного источника (ИСИ) изображена на рис. 1. Рассмотрим схему. Сетевое напряжение выпрямляется и сглаживается, а затем подается на электронный преобразователь. Он преобразует постоянное напряжение в переменное высокой частоты. Переменное напряжение высокой частоты трансформируется при помощи малогабаритного высокочастотного трансформатора, затем выпрямляется и подается в сварочную цепь.

Рис. 1

Типы трансформаторов

Работа электронного преобразователя тесно связана с циклами перемагничивания трансформатора. Так как ферромагнитный материал сердечника трансформатора обладает нелинейностью и насыщается, то индукция в сердечнике трансформатора может расти лишь до какого-то максимального значения Вm.

После достижения этого значения сердечник необходимо размагнитить до нуля или перемагнитить в обратном направлении до значения – Вm. Энергия может передаваться через трансформатор:

• в цикле намагничивания;
• в цикле перемагничивания;
• в обоих циклах.

Определение.

Преобразователи, обеспечивающие передачу энергии в одном цикле перемагничивания трансформатора, называются однотактными.

Соответственно, преобразователи, обеспечивающие передачу энергии в обоих циклах перемагничивания трансформатора, называются двухтактными.

Однотактный прямоходовый преобразователь

Преимущества однотактных преобразователей. Однотактные преобразователи получили наибольшее распространение в дешевых и маломощных инверторных сварочных источниках, рассчитанных на работу от однофазной сети. В условиях резко переменной нагрузки, каковой является сварочная дуга, однотактные преобразователи выгодно отличаются от различных двухтактных преобразователей:

• они не требуют симметрирования;
• они не подвержены такой болезни, как сквозные токи.

Следовательно, для управления этим преобразователем, требуется более простая схема управления, по сравнению с той, которая потребуется для двухтактного преобразователя.

Классификация однотактных преобразователей. По способу передачи энергии в нагрузку, однотактные преобразователи делятся на две группы: прямоходовые и обратноходовые (рис. 2). В прямоходовых преобразователях энергия в нагрузку передается в момент замкнутого состояния, а в обратноходовых преобразователях — в момент разомкнутого состояния ключевого транзистора VT. При этом в обратноходовом преобразователе, энергия запасается в индуктивности трансформатора Т во время замкнутого состояния ключа и ток ключа имеет форму треугольника с нарастающим фронтом и крутым срезом.

Рис. 2

Примечание.

При выборе типа преобразователя ИСИ между прямоходовым и обратноходовым, предпочтение отдается прямоходовому однотактному преобразователю.

Ведь не смотря на его большую сложность, прямоходовой преобразователь, в отличие от обратноходового, имеет большую удельную мощность. Это объясняется тем, что в обратноходовом преобразователе через ключевой транзистор протекает ток треугольной формы, а в прямоходовом — прямоугольной. Следовательно, при одном и том же максимальном токе ключа, среднее значение тока у прямоходового преобразователя получается в два раза выше.

Основными достоинствами обратноходового преобразователя является:

• отсутствие дросселя в выпрямителе;
• возможность групповой стабилизации нескольких напряжений.

Эти достоинства обеспечивают преимущество обратноходовым преобразователям в различных маломощных применениях, каковыми являются источники питания различной бытовой теле- и радиоаппаратуры; а также служебные источники питания цепей управления самих сварочных источников.

Трансформатор однотранзисторного прямоходового преобразователя (ОПП), изображенного на рис. 2, б, имеет специальную размагничивающую обмотку III. Эта обмотка служит для размагничивания сердечника трансформатора Т, который намагничивается во время замкнутого состояния транзистора VT.

В это время напряжение на обмотке III прикладывается к диоду VD3 в запирающей полярности. Благодаря этому размагничивающая обмотка не оказывает никакого влияния на процесс намагничивания.

После закрытия транзистора VT:

• напряжение на обмотке III меняет свою полярность;
• диод VD3 отпирается;
• энергия, накопленная в трансформаторе Т, возвращается в первичный источник питания Uп.

Примечание.

Однако на практике, из-за недостаточной связи между обмотками трансформатора, часть энергии намагничивания не возвращается в первичный источник. Эта энергия обычно рассеивается в транзисторе VT и демпфирующих цепочках (на рис. 2 не показаны), ухудшая общую эффективность и надежность преобразователя.

Косой мост. Указанный недостаток отсутствует в двухтранзисторном прямоходовом преобразователе (ДПП), который зачастую называют «косой мост» (рис. 3, а). В этом преобразователе (благодаря введению дополнительного транзистора и диода) в качестве размагничивающей обмотки используется первичная обмотка трансформатора. Так как эта обмотка сама с собою полностью связана, то проблемы не полного возврата энергии намагничивания полностью исключаются.

Рис. 3

Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в момент перемагничивания сердечника трансформатора.

Общей особенностью всех однотактных преобразователей является то, что их трансформаторы работают в условиях с односторонним намагничивантем.

Магнитная индукция В (в трансформаторе с односторонним намагничиванием) может изменяется только в пределах от максимальной Вm до остаточной Вr, описывая частную петлю гистерезиса.

Когда транзисторы VT1, VT2 преобразователя открыты, энергия источника питания Uп через трансформатор Т передается в нагрузку. При этом сердечник трансформатора намагничивается в прямом направлении (участок а-b на рис. 3, б).

Когда транзисторы VT1, VT2 заперты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD0. В этот момент под действием ЭДС обмотки І, открываются диоды VD1, VD2, и через них протекает ток размагничивания сердечника трансформатора в обратном направлении (участок b-а на рис. 3, б).

Изменение индукции ∆В в сердечнике происходит практически от Вm до Вr и значительно меньше значения ∆В= 2·Вm, возможного для двухтактного преобразователя. Некоторый прирост ∆В можно получить с помощью введения немагнитного зазора в сердечник. Если сердечник имеет немагнитный зазор δ, то остаточная индукция становится меньше, чем Вr. В случае наличия немагнитного зазора в сердечнике, новое значение остаточной индукции можно найти в точке пересечения прямой, проведенной из начала координат под углом Ѳ, к кривой перемагничивания (точка В1 на рис. 3, б):

tgѲ= µ0·lc/δ,

где µ0 – магнитная проницаемость;

lc – длина средней силовой магнитной линии магнитного сердечника, м;

δ – длина немагнитного зазора, м.

Определение.

Магнитная проницаемость – это отношение индукции В к напряженности Н для вакуума (также справедливо и для немагнитного воздушного зазора) и является физической постоянной, численно равной µ0=4π·10-7Гн/м.

Величину tgѲ можно рассматривать как проводимость немагнитного зазора, приведенную к длине сердечника. Таким образом, введение немагнитного зазора эквивалентно введению отрицательной напряженности магнитного поля:

Н1 = -В1/ tgѲ.

Двухтактный мостовой преобразователь

Достоинства двухтактных преобразователей. Двухтактные преобразователи содержат большее количество элементов и требуют более сложных алгоритмов управления. Однако эти преобразователи обеспечивают меньшую пульсацию входного тока, а также позволяют получить большую выходную мощность и эффективность, при одинаковой мощности дискретных ключевых компонентов.

Схема двухтактного мостового преобразователя. На рис. 4, а изображена схема двухтактного мостового преобразователя. Если сравнивать этот преобразователь с однотактными, то он ближе всего к двухтранзисторному прямоходовому преобразователю (рис. 3) . Двухтактный преобразователь легко в него преобразуется, если убрать пару транзисторов и пару диодов, расположенных по диагонали (VT1, VT4, VD2,VD3 или VT2, VT3, VD1, VD4).

Рис. 4

Таким образом, двухтактный мостовой преобразователь является комбинацией двух однотактных преобразователей, работающих поочерёдно. При этом энергия в нагрузку передается в течение всего периода работы преобразователя, а индукция в сердечнике трансформатора может меняться от -Вm до +Вm.

Как и в ДПП, диоды VD1—VD4 служат для возврата энергии, накопленной в индуктивности рассеяния Ls трансформатора Т, в первичный источник питания Uп. В качестве этих диодов могут быть использованы внутренние диоды MOSFET.

Принцип действия. Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в момент перемагничивания сердечника трансформатора.

Примечание.

Общей особенностью двухтактных преобразователей является то, что их трансформаторы работают в условиях с симметричным перемагничиванием.

Магнитная индукция В, в сердечнике трансформатора с симметричным перемагничиванием, может изменяется в пределах от отрицательно -Вm до положительной +Вm максимальной индукции.

В каждом полупериоде работы ДМП открыты два ключа, расположенные по диагонали. В паузе все транзисторы преобразователя обычно закрыты, хотя существуют режимы управления, когда некоторые транзисторы преобразователя остаются открытыми и в паузе.

Сосредоточимся на режиме управления, согласно которого в паузе все транзисторы ДМП закрыты.

Когда транзисторы VT1, VT4 преобразователя открыты, энергия источника питания Uп через трансформатор Т передается в нагрузку. При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном обратном направлении (участок b-а на рис. 4, б).

В паузе, когда транзисторы VT1, VT4 закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии, запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD7. В этот момент одна из вторичных обмоток (IIа или IIb) трансформатора Т замкнута накоротко через открытый диод VD7 и один из выпрямительных диодов (VD5 или VD6). В результате этого индукция в сердечнике трансформатора практически не меняется.

После завершения паузы открываются транзисторы VT2, VT3 преобразователя, и энергия источника питания Uп через трансформатор Т передается в нагрузку.

При этом сердечник трансформатора намагничивается в условном прямом направлении (участок а-b на рис. 4). В паузе, когда транзисторы VT2, VT3 закрыты, ток в нагрузке поддерживается за счет энергии запасенной в дросселе L. При этом ток замыкается через диод VD7. В этот момент индукция в сердечнике трансформатора практически не меняется и фиксируется на достигнутом положительном уровне.

Примечание.

Из-за фиксации индукций в паузах, сердечник трансформатора Т способен перемагничиваться только в моменты открытого состояния диагонально расположенных транзисторов.

Чтобы в этих условиях избежать одностороннего насыщения необходимо обеспечить равное время открытого состояния транзисторов, а также симметричность силовой схемы преобразователя.