12.6. Элементы импульсных стабилизаторов в программе EWB 5.0

В программе EWB 5.0 компоненты импульсных стабилизаторов находятся в группе Miscellaneous под именами BUCK, BOOST и BUCK-BOOST. В документации на программу приводятся схемы включения первых двух компонентов с результатами моделирования в таком включении (рис. 12.24). Компоненты имеют два входа и один выход. К первому входу подключается источник входного напряжения Ui (12 и 5 В), ко второму входу подключается источник управления Uc (0,1 В), напряжение которого может меняться в пределах от 0,1 до 0,9 В, что соответствует изменению коэффициента заполнения D импульсов встроенного генератора в пределах от 10 до 90%. При этом выходное напряжение компонентов должно меняться в соответствии с выражениями [67]:

для компонента BUCK

для компонента BOOST

где Ui — входное напряжение.

Из анализа данных на рис. 12.24 видно, что результаты моделирования практически соответствуют результатам расчета по приведенным формулам. Кроме того, можно сделать вывод, что компонент BUCK является моделью импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа, структурная схема которого приведена на рис. 12.15, а компонент BOOST — моделью импульсного стабилизатора напряжения повышающего типа, структурная схема которого приведена на рис. 12.16.

В диалоговом окне, которое является одинаковым для всех трех компонентов, можно задать (см. рис. 12.25) индуктивность накопительного дросселя, его активное сопротивление и частоту преобразования встроенного генератора.

Рассмотрим возможность использования источников напряжения, управляемых напряжением (ИНУН), программы EWB 5.0 в качестве широтно-импульсного модулятора (ШИМ) для ИСН. Схема такого модулятора (рис. 12.26) содержит управляемый источник VT, источник испытательного напряжения на интеграторе (элементы ОУ1, R, С) с источниками постоянного напряжения Ul, U2 на входе, переключаемыми реле времени 1. Этот источник генерирует однополярный треугольный импульс, который через переключатель X, управляемый одноименной клавишей клавиатуры, может подключаться к каналу А осциллографа и через ключ Z — ко входу "+" ИНУН. В качестве задающего источника используется функциональный генератор, работающий в режиме генерации однополярных импульсов с коэффициентом заполнения 2%. Выход генератора подключен ко входу запуска "П" ИНУН (триггерный вход). Вход разрешения "С" ИНУН через реле времени 2 с временем задержки 4 с может подключаться или к общей шине (разрешение) или к источнику U1(запрет). Источник напряжения U3 предназначен для получения

характеристики преобразования "вручную", для чего ключ Z переводится в противоположное показанному на рисунке положение.

Параметры ИНУН задаются с помощью диалогового окна, имеющего две закладки (рис. 12.27). Параметр CLKTR определяет минимальную амплитуду запускающих сигналов (чувствительность по запуску), параметры L и Н — нижний и верхний уровень выходного напряжения, параметры DTR и DPW — временную задержку (относительно сигналов запуска) формирования выходного импульса и его ширины, параметры TR и TF — длительность переднего и заднего фронта выходного импульса. Параметр N определяет количество задаваемых участков по входному напряжению С1...С5, в которых длительность (ширина) выходного импульса будет равна соответственно установленной длительности PW1...PW5.

Результаты моделирования схемы на рис. 12.26 при значениях параметров, указанных на рис. 12.27, показаны на рис. 12.28, откуда видно, что при входном напряжении около 5 В (результаты измерений в строках VA1, VA2 индикаторных окон) длительность выходного импульса (результаты измерений в строке Т2-Т1 индикаторного окна) составляет 50 мс, что соответствует заданному значению. Таким образом, коэффициент преобразования (крутизна характеристики преобразования) ШИМ на рис. 12.28 составляет 10 мс/В. Для входных сигналов напряжением меньше 1 В осциллограммы в "увеличенном" масштабе (при более быстрой развертке) показаны на рис. 12.29. На рис. 12.30 приведены осциллограммы сигналов, аналогичные показанным на рис. 12.28, но при длительности сигнала разрешения 1,5с (после срабатывания реле времени 2, когда на вход разрешения "С" подается запрещающий сигнал положительной полярности от источника U1).

Если поменять местами значения параметров PW1 и PW2, то осциллограммы сигналов на рис. 12.30 приобретают вид, показанный на рис. 12.31, откуда видно, что с увеличением уровня входного сигнала длительность выходных импульсов уменьшается и при входном напряжении больше 5 В наблюдается пропадание выходного сигнала.

Контрольные вопросы и задания

1. Исследуйте зависимость .Uo=f(Uc) в диапазоне Uc=0,01...0,95 В при указанных на рис. 12.24 значениях Ui.

2. Объясните, почему при напряжении входного сигнала больше 5 В на осциллограмме рис. 12.31 наблюдается пропадание выходного сигнала?

3. Измерьте коэффициент преобразования ШИМ (рис. 12.26) при входных напряжениях 0,5...3 В, используя для этой цели источник напряжения U3.

4. Что нужно предпринять, чтобы устранить пропадание выходного сигнала, показанное на рис. 12.31? Ответ проверьте на модели.