500-ваттный стабилизированный преобразователь

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Показанный на рис. 4.12 преобразователь осуществляет стабилизацию выходного напряжения, используя широтно-импульсную модуляцию. При прочих равных условиях этот метод управления выходным напряже­нием обладает наилучшими возможностями с точки зрения высокой эф­фективности преобразования среди всех рассмотренных до сих пор схем. Например, в то время как в преобразователе на рис. 4.10 управление дос­тигается при помощи рассеяния мощности на включенном последова­тельно транзисторе, этот преобразователь не рассеивает мощности. Вме­сто этого, выходное напряжение регулируется посредством изменения длительности включенного состояния двухтактного каскада, содержаще­го четыре мощных транзистора Дарлингтона типа DST-IM. Выходной кас­кад, в свою очередь, управляется каскадом на транзисторах Дарлингтона, собранными в соответствующую конфигурацию, сохраняющую двухтакт­ную структуру схемы. Видно, что в каждом из двух плеч этого каскада используются транзисторы Дарлингтона DTS-2000 на входе и DTS-XOIQ на выходе. Эти восемь упомянутых активных приборов и составляют инвертор с внешним возбуждением. Остальную часть системы составляют микросхемы, необходимые для создания импульсов, управ­ляющих этим инвертором, а также для других функций, таких как вып­рямление и фильтрация, измерение выходного напряжения, обратная связь и генерация опорной частоты.

Опорные колебания, генерируемые одной из четырех идентичных секций микросхемы 1Л/339, которая работает как мультивибратор, имеют форму меандра с частотой 40 кГц. Это колебание поступает на У/Г-триг­гер на микросхеме Л/С663, который делит входную частоту на два и вы­рабатывает сигнал с частотой 20 кГц для управления инвертором. Очень важная функция, выполняемая этим триггером, состоит в формировании двух комплементарных сигналов на выходах Qn Q, что обеспечивает ус­ловия, необходимые для управления двухтактным инвертором.

Видно, что два вырабатываемых триггером комплементарных сигна­ла с частотой 20 кГц управляют инвертором через элементы И-НЕ, каж­дый из которых является секцией микросхемы LM339. Именно с помо­щью элементов И-НЕ и получается широтно-импульсная модуляция. Чтобы понять, как это происходит, следует обратить внимание на ком­паратор (это тоже секция микросхемы LM339). А именно, нужно разоб­раться со структурой сигналов, подающихся на его входы, и выходного сигнала, который и управляет состоянием элементов И-НЕ.

Благодаря интегрирующей У?С-цепи на выходе генератора прямоу­гольных колебаний 40 кГц, на один из входов компаратора подается сиг­нал треугольной формы. На другой вход компаратора подается постоян­ное напряжение, определяемое выходным напряжением, прошедшим через усилитель ошибки. Благодаря такой схеме, элементы И-НЕ в каж­дом цикле включаются раньше или позже в зависимости от амплитуды и полярности сигнала ошибки. Суть такого управления состоит в формиро­вании сигнала, открывающего транзисторы с частотой 20 кГц, который имеет такую скважность, чтобы на нагрузке было постоянное напряже­ние. В случае повышения выходного напряжения, скважность сигнала, управляющего инвертором, должна уменьшиться ровно настолько, чтобы восстановить выходное напряжение. Если выходное напряжение начнет понижаться, то наблюдается противоположная последовательность собы­тий. Важно, что во время таких управляющих воздействий, мощный вы­ходной каскад инвертора всегда либо включен, либо выключен и никогда не находится в линейном режиме. В идеале, такой метод управления дол­жен обеспечивать к.п.д. почти 100%; на практике, к.п.д. действительно достаточно высок.

clip_image002

Рис. 4.12. 500-ватгный стабилизированный преобразователь. Delco Electronics. Этот преобразователь подходит для ряда промышленных примене-

НИИ, где квалифицированный персонал ознакомлен с опасностью, свя­занной с отсутствием изоляции между входом и выходом, либо весь блок помещен в закрытый корпус или встроен внутрь оборудования таким образом, что при обычном использовании оператор не подвергается опасности поражения электрическим током. Такая опасность существует из-за возможной неопределенности в разводке сетевого трехфазного на­пряжения. Этот преобразователь нельзя эксплуатировать до тех пор, пока вы не разберетесь где «земля», «нейтральный провод», «общий про­вод» в вашей трехфазной сети переменного напряжения.

Преобразователь может безопасно эксплуатироваться, если этим воп­росам было уделено должное внимание. Все же лучше обеспечить безо­пасную работу преобразователя при любых вариантах заземления сети переменного напряжения, осуществив одно из следующих изменений:

1. Вставить оптрон в цепь обратной связи в точке обозначенной X нг, рис. 4.12. Обычно это требует дополнительного усиления, например, при помощи операционного усилителя. Этот метод зачастую используется для получения очень эффективной изоляции выходной цепи от сети перемен­ного напряжения.

2. Схема сохраняется, только напряжение обратной связи берется с дополнительной обмотки (и маломощного выпрямителя) выходного трансформатора. Стабильность может несколько ухудшиться, но обычно работоспособность сохраняется. Зато полностью реализуются изолирую­щие свойства выходного трансформатора.

3. В промышленности можно использовать изолирующий трехфазный трансформатор (привлекательная черта такого преобразователя для мно­гих применений состоит в возможности равномерного распределения на­грузки по фазам).

Для каскадов управления и логических схем необходим источник питания обеспечивающий ток 3 А при напряжении 15 В. Подходящий источник питания для выходного каскада преобразователя представлен на рис. 4.13. Трехфазный мостовой выпрямитель выдает напряжение с частотой пульсаций 6/, или 360 Гц для сети с частотой 60 Гц. Эффек­тивное значение напряжения этих пульсаций составляет всего лишь 4,2% от среднего значения выходного напряжения. Поэтому, если и необходима, то совсем небольшая фильтрация (эффективное значение напряжения пульсаций обычного однофазного двухполупериодного выпрямителя составляет 48% от среднего значения выходного напря­жения). Конденсатор С полезен для ослабления переходных процес­сов в сети.

clip_image004

Рис. 4.13 Трехфазный выпрямитель для преобразователя на рис. 4.12.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты