Потужний стабілізований імпульсний блок живлення. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Потужний стабілізований імпульсний блок живлення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Блоки живлення

Коментарі до статті

У пропонованій увазі читачів статті описано потужне імпульсне джерело живлення різної електронної апаратури. Він зібраний за схемою напівмостового інвертора, керованого ШІ-контролером TL494.

Поява потужних високовольтних польових транзисторів стало передумовою у розвиток мережевих високочастотних блоків живлення з широтно-импульсным (ШИ) управлінням [1,2]. Основні переваги подібних джерел перед традиційними лінійними - отримання більшої потужності на навантаженні при менших габаритах і, більшого ККД [3].

Схема пропонованого імпульсного блоку живлення показано на рис. 1. Основа пристрою – перетворювач, зібраний за напівмостовою схемою. У джерелі живлення виконана повна гальванічна розв'язка між вхідним високовольтним і вихідним ланцюгами. Вузол управління зібраний на основі ШІ-контролера TL494.

(Натисніть для збільшення)

Основні технічні характеристики джерела живлення

Вихідна напруга, В......28
Максимальний струм навантаження, А......10
Номінальна частота перетворення, кГц......100

Транзисторний оптрон U2 забезпечує гальванічну розв'язку в ланцюгу негативного зворотного зв'язку напруги. Падіння напруги на резистори R7 приблизно дорівнює 2,5 В. Опір цього резистора розраховують, задавшись струмом через резистивний дільник R6R7. Опір резистора R6 обчислюють за формулою

де Uвиx - вихідна напруга джерела живлення; I1 – струм через резистивний дільник R6R7.

Опір резистора R9 визначає струм через випромінюючий діод оптрона U2.1, а також мінімальний робочий струм стабілізатора DA1. При вибраному струмі цього ланцюга I2 (значення струму має бути в допустимих межах для стабілізатора DA1) опір резистора R9 розраховують за формулою

де UF - падіння напруги на випромінюючому діоді оптрона U2.1.

Мікросхема DA5 стабілізує напругу 8 для живлення дільника, що складається з фототранзистора оптрона U2.2 і резистора R17. Напруга від середньої точки дільника надходить на вхід першого підсилювача сигналу помилки ШІ-контролера DA6, що не інвертує.

Напруга для живлення вузла управління та драйверів (мікросхема DA7) польових транзисторів забезпечує допоміжне джерело на мережевому трансформаторі Т2 та аналогових стабілізаторах напруги DA2 та DA3.

Вузол захисту струму зібраний на компараторі DA4 і тригері DD1.1. Функцію датчика струму виконує резистор R5, включений у діагональ напівмосту. На неінвертуючий вхід компаратора DA4 подається напруга трикутної форми з конденсатора (С26) ланцюга тактового генератора ШІ-контролера (рис. 2). На виході компаратора формуються тактові імпульси, що надходять на вхід тригера DD1.1.

(Натисніть для збільшення)

Якщо падіння напруги на резистори R5 досягне 1,1В, включаються випромінюючі діоди і відкривається фототранзистор оптрона U1. На вхід S тригера DD1.1 надійде низький рівень. На прямому виході тригера DD1.1 і, отже, на вході другого підсилювача сигналу помилки ШІ-контролера DA6, що не інвертує, встановиться високий рівень. У цьому випадку обидва транзистори VT1 та VT2 будуть закриті.

Для управління потужними комутуючими польовими транзисторами застосовано спеціалізовану мікросхему - двоканальний драйвер DA7. На рис. 3 показано внутрішню структуру одного каналу. У дужках вказані номери висновків другого каналу. Кожен канал містить оптрон і підсилювач із потужним струмовим виходом. Подібні мікросхеми широко використовують для керування як асинхронними, і електродвигунами постійного струму.

Параметри драйвера дозволяють безпосередньо керувати польовими транзисторами з ізольованим затвором, комутуючими струм до 50 А при напрузі не більше 1200 В.

Основні параметри мікросхеми HCPL315J

Максимальний піковий вихідний струм, А......0,6
Максимальна вихідна напруга, ......1
Максимальний струм, що споживається,......5
Інтервал напруги живлення, В.......15...30
Робочий інтервал температури, °С......-40...+100

Опір резисторів R3 і R4 у ланцюгах затворів комутувальних транзисторів розраховують за формулою

де UC2o (С22) - напруга живлення драйвера (напруга на конденсаторі С20 або С22); UL – вихідна напруга драйвера; lL – максимальний піковий вихідний струм.

У діагональ напівмосту включені первинна обмотка трансформатора Т1 і дросель L2 (індуктивність дроселя може включати індуктивність розсіювання трансформатора) [4]. Трансформатор виконаний на магнітопроводі Е-Е типорозміру F-43515 фірми Magnetics Inc. Первинна обмотка містить 38 витків дроту #19AWG, а вторинна - 5+5 витків, намотаних дротом #12AWG. Дросель L2 намотують на магнітопроводі F-41808EC фірми Magnetics Inc. Обмотка дроселя L2 складається з 8 витків дроту #19AWG.

Дросель L3 виконаний на магнітопроводі тороїдальної форми МРР 55930А2 фірми Magnetics Inc. Обмотка дроселя L3 містить 20 витків дроту #12AWG. Дросель вхідного фільтра L1 – Е3993 фірми Coilcraft, його індуктивність – 900 мкГн.

При включенні транзистора VT1 (або VT2) через первинну обмотку трансформатора Т1 за час керуючого імпульсу t1 починає протікати струм, що лінійно наростає (рис. 4). Коли транзистор VT1 (або VT2) закриється, внаслідок накопиченої в первинній обмотці трансформатора і дроселі L2 енергії в ланцюзі за час t2 в цьому ж напрямку продовжує протікати струм, що лінійно зменшується. Він замикається через діод VD7 якщо вимкнувся транзистор VT1 (або через діод VD6 якщо вимкнувся транзистор VT2).

Потужний імпульсний стабілізований блок живлення

Не враховуючи активні втрати потужності ланцюга первинної обмотки трансформатора, запишемо рівняння для інтервалів часу t1 і t2:

де Е0 = Uпіт/2 - половина напруги живлення; U'0 - вихідна напруга джерела, наведена до первинної обмотки трансформатора; L1 -сумарна індуктивність первинної обмотки трансформатора Т1 і дроселя L2.

Звідси отримаємо вирази для часу t1 та t2 (див. рис. 4):

де lm – максимальний струм первинної обмотки трансформатора.

Час протікання струму через первинну обмотку трансформатора в одному напрямку tn = t1 + t2 можна виразити так:

Якщо прийняти, що

той час протікання струму дорівнює

З цієї рівності отримаємо рівняння для зовнішньої характеристики джерела живлення. Наприклад, для коефіцієнта заповнення керуючих імпульсів

випливає

звідки

Якщо позначити

то рівняння зовнішньої характеристики джерела живлення має вигляд

Зовнішню характеристику блоку живлення показано на рис. 5. Вихідна напруга джерела залежить від опору резистора R17 - чим менше опір, тим менша напруга на виході. Струм спрацьовування захисту визначається опором датчика – резистора R5.

література

Hexfet designer's manual, vol. I. - Published by International Rectifier, 1993.
Carmelo L. New Driving Circuit for IGBT Devices. - IEEE Transaction On Power electronics, vol. 10, № 3, May 1995, pp. 373-378.
Brown M. Practical Switching Power Supply Design. - San Diego, 1990.
Ivensky G. Reducing IGBT Losses в ZCS Series Resonant Converters. - IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 46 № 1, February 1999.

Автори: Р.Каров, С.Іванов, м.Софія, Болгарія

Дивіться інші статті розділу Блоки живлення.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Ртутний телескоп 15.04.2009

Ще в 1908 році американський фізик Роберт Вуд побудував дзеркальний телескоп, в якому увігнутим дзеркалом служила поверхня ртуті в тазі, що обертається, діаметром півметра.

У 2009 році телескоп, заснований на цьому принципі, але набагато більший - 4 метри діаметром - повинен почати працювати в Індії. Він створюється міжнародним консорціумом наукових установ, фінансується Бельгією та Канадою.

Недолік телескопів такого роду - неможливість їх нахиляти, націлювати і повертати слідом за об'єктом спостереження, адже тоді ртуть виллється з судини, що обертається. Однак, при деяких астрономічних дослідженнях цей недолік принципового значення не має і викупається простотою та дешевизною створення дзеркал великого діаметра.

Інші цікаві новини:

▪ PIC16CR - нові мікроконтролери MICROCHIP TECHNOLOGY

▪ Дрон з візуальною навігацією як у птахів та комах

▪ Переміщення об'єктів звуком

▪ Ультрабук-гібрид Toshiba Portege Z10T

▪ Біоплівки в шприцах для контурної пластики

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Кольорові установки. Добірка статей

▪ стаття Шануй батька твого та матір твою. Крилатий вислів

▪ стаття Як можна зробити хмару усередині приміщення? Детальна відповідь

▪ стаття Обрізання сучків за допомогою бензиномоторних пилок з низькорозташованими рукоятками. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Короткохвильова штирова антена. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Карткові курйози. Секрет фокусу

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт