Частина 3 : Реверсивні підсилювачі

В реверсивному магнітному підсилювачі з вихідним постійним струмом при зміні полярності вхідного сигналу струм в навантаженні змінює напрямок на зворотний. Такі підсилювачі виконуються за диференціальною схемою, тобто струм в навантаженні є різниця двох випрямлених струмів.

Реверсивні магнітні підсилювачі характерні тим, що при зміні полярності вхідного сигналу (струму керування) змінюється полярність вихідного сигналу (струму навантаження). Реверсивні магнітні підсилювачі можуть живити навантаження постійного або змінного струму. В останньому випадку, в залежності від полярності струму керування, змінюється на 1800 фаза вихідної напруги. Статична характеристика реверсивного магнітного підсилювача показана на рис. 3.1.1. Вона має вигляд симетричної кривої, що проходить через початок координат. Таким чином, за відсутності сигналу управління (Іу=0) струм в навантаженні також дорівнює нулю. Нагадаємо, що в нереверсивних (однотактних) магнітних підсилювачах при Іу=0 через навантаження проходить струм холостого ходу, для зменшення якого використовують, наприклад, зміщення.

Рис.3.1.1. Статична характеристика реверсивного магнітного підсилювача

Рис.3.1.2. Побудова статичної характеристики реверсивного магнітного підсилювача

Відповідну статичну характеристику реверсивного магнітного підсилювача можна отримати, якщо з’єднати два однакових нереверсивних підсилювача таким чином, щоб вони діяли на загальне навантаження зустрічно при загальному сигналі управління. На рис. 3.1.2 показані дві характеристики (1 і 2) однотактних магнітних підсилювачів із зміщенням і без зворотного зв’язку. При зустрічному включенні таких підсилювачів їх підсумкова статична характеристика одержується графічним додаванням кривих 1 і 2. Для того щоб струм навантаження при Іу = 0 дорівнював нулю, необхідна ідентичність характеристик магнітних підсилювачів, що складають реверсивний магнітний підсилювач. Однотактні магнітні підсилювачі, на основі яких виконується реверсивний магнітний підсилювач, можуть бути включені за диференціальною або мостовою схемами.

Реверсивний підсилювач виконується у вигляді двох однотактних (нереверсивних) підсилювачів з випрямлячами в колах робочих обмоток. На рис. 2.3.5 наведена одна з можливих схем реверсивного підсилювача з вихідним постійним струмом. Розглянемо окремо коло постійного струму (рис. 2.3.6, а). Для того щоб струми кожного з однотактних підсилювачів І1 і І2 протікали через навантаження Rн в зустрічних напрямках, діодні випрямлювальні мости повинні бути з’єднані послідовно. Однак при такому з’єднанні утворюється шунтувальне коло, через яке може проходити струм, обминаючи навантаження. Через навантаження проходить тільки частина струму робочих обмоток, яка визначається співвідношенням опорів навантаження і діодного мосту. Це істотно знижує максимальну потужність в навантаженні. Для збільшення струму в навантаженні послідовно з випрямлювальними мостами включаються баластні опори Rб. На рис. 2.3.6, б показані залежності Ін=f (Іy) за наявності баластних опорів (Rб¹0) і без них (Rб=0). При Rб¹0 зростає максимальний струм в навантаженні, але зростання функції Ід=f (Іу) відбувається не так швидко, як при Rб = 0. Таким чином, якщо необхідно мати підсилювач з високим коефіцієнтом підсилення при малих сигналах керування і з обмеженням величини вихідного сигналу (наприклад, при використанні як навантаження вимірювального приладу), то використовується схема без баластних опорів. Якщо необхідно отримати максимальну потужність на виході і лінійну характеристику в широкому діапазоні вхідних сигналів, то необхідно використовувати баластні опори. При сполученні баластних опорів за схемою (рис. 2.3.6, в) до навантаження прикладається різниця випрямлених напруг однотактних підсилювачів.

Для одержання максимальної потужності в навантаженні необхідні певні співвідношення між опорами Rн, Rб і повним опором Zк робочих обмоток при максимальному підмагнічуванні. Для схеми на рис. 2.3.6, а

Для схеми на рис. 2.3.6, в

Слід зазначити, що навіть при такому оптимальному співвідношенні між опорами ККД реверсивного магнітного підсилювача з вихідним постійним струмом не перевищує 17%. Це означає, що потужність кожного з однотактних підсилювачів, що входять до складу реверсивного підсилювача, повинна бути принаймні в шість разів більша потужності, що потрібна в навантаженні. Через цей недолік схеми (рис. 2.3.5 і 2.3.6) застосовують лише для малопотужних підсилювачів.

Для більш потужних підсилювачів використаються схеми, в яких передбачені заходи підвищення ККД. Один з можливих — заміна баластних опорів напівпровідниковими тріодами (рис. 2.3.7).

Напруга управління, що подається на базу транзисторів VT1 і VT2 з дільника напруги R1 і R2, пропорційна вихідній напрузі відповідного однотактного підсилювача і при його збільшенні відкриває відповідний тріод. Струм в навантаженні при заміні транзисторами баластних опорів збільшується майже в 2,5 рази, а вихідна потужність — майже в 6 разів.

Класифікація реверсних магнітних підсилювачів

Диференціальний магнітний підсилювач складається з двох однакових магнітних підсилювачів, зазвичай із загальними обмотками управління ОУ, включених диференційно. При диференціальному включенні струм у навантаженні та дорівнює сумі вихідних струмів підсилювачів, зсунутих за фазою на 180°. На рис. 3.2.1 представлена ​​одна з можливих схем диференціального підсилювача з зовнішнім позитивним зворотним зв'язком і двома обмотками управління, включеними послідовно.

Рис. 3.2.1

Диференціальні магнітні підсилювачі можуть мати вихід на постійному струмі.

Такі магнітні підсилювачі, як було зазначено, мають більш круту характеристику залежності струму навантаження від струму підмагнічування, що має наслідком значно більший коефіцієнт підсилення, ніж у простих магнітних підсилювачів. Крім того, на відміну від магнітних підсилювачів іншого типу ця характеристика у диференціальних підсилювачів проходить через початок координат і симетрична (симетрія II роду) щодо струму підмагнічування.

Застосовувуються для управління магнітним потоком генераторів, мають специфічні особливості, зумовлені своєрідністю принципу дії і способу отримання знакозмінного сигналу на виході.Використання цих особливостей при проектуванні схем управління полем генераторів забезпечує оптимальні умови роботи магнітного підсилювача у всіх режимах, а в багатьох випадках дозволяє суттєво зменшити габарити підсилювача і спростити структуру схем електроприводів.

Розрахунок диференціального магнітного підсилювача слід вести виходячи з заданого навантаження ZH і меж змін у ньому струму. Разом з цим зазвичай задаються межі змін струму управління. На активний опір обмоток змінного струму і падіння напруги в трансформаторі в першому наближенні зважати не слід.

Коефіцієнт посилення диференціального магнітного підсилювача значно вище, ніж у звичайного підсилювача, так як вихідна напруга змінюється одночасно за рахунок збільшення струму в одному підсилювачі і зменшення струму в іншому.

Мостовий магнітний підсилювач складається з двох однакових магнітнихпідсилювачів зазвичай із загальними обмотками управління і обмоткамизмінного струму, включеними в плечі нерівноважного моста. У діагональ моста включена навантаження. На рисунку 3.2.2 дана схема підсилювача без зворотного зв'язку, з одного обмоткою управління, з виходом на постійному струмі.Навантаження включена в ланцюг змінного струму через напівпровідниковівипрямлячі. Для отримання несиметричних характеристик служить обмоткапочаткового підмагнічування ОП.

Рис. 3.2.2

Схема трансформаторного магнітного підсилювача зображена на рисунку 3.2.3.

Синусоїдальна напруга живлення підводиться до обмотки w1, а навантаження Z "вклинився в ланцюг спеціальної обмотки w2.

Поки сердечник не насичений, синусоїдальний струм, що проходить по обмотці w1, викликає значні зміни магнітного потоку в муздрамтеатрі. Змінний магнітний потік, пронизуючи витки про мотки W2, наводить у цій обмотці ЕРС, яка іс користується для живлення навантаження Zн. Чим більше швидкість зміни магнітного потоку, тим більше на веденная ЕРС і струм в навантаженні.

Коли відбувається насичення магнітопроводу, швидкість зміни магнітного потоку різко зменшується ЕРС, індукована у вторинній обмотці w2, стає невеликий, відповідно зменшується і струм в навантаженні.

Робоча характеристика трансформаторного магнітного підсилювача (залежність робочого струму від струму управління) зображена на рисунку 3.2.3.

Рис. 3.2.3

Дата добавления: 2014-01-11