Инвертор/преобразователь/стабилизатор с регулируемым рабочим циклом

June 10, 2010 by admin Комментировать »

Блок-схема на рис. 17.20 изображает функциональные связи современно­го инвертора или преобразователя. Как будет показано ниже, эта конст­рукция годится также для использования в качестве стабилизированного источника постоянного напряжения. Поскольку используя основные идеи этой системы легко реализовать любое из указанных трех приложе­ний, воспользуемся рис. 17.20, чтобы проиллюстрировать их на приме­pax, уже рассмотренных в книге. Хотя система кажется сложной по срав­нению с простым инвертором и стабилизированным источником пита­ния, лежащая в основе логика является совершенно простой и может быть легко реализована с помощью имеющихся цифровых ИС.

Рис. 17.20. Блок-схема инвертора или преобразователя с регулиру­емым рабочим циклом. Стабилизирующая цепь обратной связи не показана, но рекомендуемый метод стабилизации показан ниже. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Начнем с инвертора с внешним возбуждением, а не с автоколеба­тельного. В задающих каскадах используются цифровые логические И С. Выходной трансформатор не насыщается. Сигнал возбуждения, имею­щий прямоугольную форму, получен с выхода /АГ-триггера, который, в свою очередь, запускается от генератора, использующего С//Г-транзис-тор.

Импульс ждущего мультивибратора (импульс задержки «вкл») подан на логические элементы И-НЕ так, что управляющие прямоугольные сигналы могут быть задержаны. Логические элементы И-НЕ находятся на пути управляющего сигнала от /АГ-триггера (фазорасщепитель). Таким образом, с помощью ждущего мультивибратора можно управлять рабо­чим циклом инвертора или вручную, или электронным образом. В пос­леднем случае цепь обратной связи, использующая выходное напряже­ние инвертора, может управлять задержкой, определяемой ждущим мультивибратором, с целью стабилизации выходного напряжения. Таким образом, система становится стабилизированным источником постоян­ного напряжения.

Функциональные блоки «Перекрестная связь» являются второсте­пенными в описанном выше алгоритме работы. Однако это не умень­шает их значение, поскольку они предотвращают включение одного переключающего транзистора прежде, чем другой выключится (одновре­

clip_image002

менное состояние «включено» переключающих транзисторов является частой причиной отказа менее сложных инверторов). Такой режим ра­боты нежелателен даже кратковременно, потому что он приводит к вы­ходу за границы SOA транзисторов. Эта ситуация должна учитываться главным образом потому, что время выключения транзистора обычно большее, чем время включения. Поскольку задержка переднего фронта обеспечивается ждущим мультивибратором, можно считать, что пере­крестная связь обеспечивает дополнительную защиту. Однако ручное или электронное управление ждущим мультивибратором могут привести к такому неблагоприятному рабочему циклу, что появится перекрытие проводимости (открыты одновременно оба транзистора). Перекрестная связь предохраняет от этого. Заметим, что в схеме на рис. 17.20 эта за­щитная мера может заблокировать управляющий сигнал в том случае, когда один из переключающих транзисторов закрылся не полностью.

В качестве блоков, использованных в схеме на рис. 17.21, можно применять схемы, рассмотренные ранее. Очевидно, что это может быть генератор на однопереходном транзисторе 2N26A1 вместе с фазо-расщепляющей схемой, состоящей из усилителя на транзисторе и JK-триггера (ИС МС663). Ждущий мультивибратор с регулируемой дли­тельностью импульсов выполнен из четырех логических элементов И-НЕ (ИС Л/С668). Логические элементы И-НЕ, управляющие драйве­ром, представляют собой два элемента микросхемы Л/С671. Оба выход­ных переключающих транзистора — 2М308, а в качестве предусилите-лей применены транзисторы 2М055. С помощью транзисторов 27^5088 определяется состояние проводимости выходных транзисторов, и эта информация поступает на входы 5 и 9 логических элементов И-НЕ (ИС Л/С671).

Как показано на рисунке, выходное напряжение этого инвертора ус­танавливается вручную с помощью переменного резистора 100 кОм в схеме ждущего мультивибратора. Однако если разорвать цепь в точке X, то можно осуществить электронное управление, используя напряжение обратной связи, полученное с выхода преобразователя. Фильтрацию, не­обходимую для дополнительного сглаживания выходного напряжения, предпочтительнее выполнять с помощью 1С-фильтра. Естественно, что в этом случае наш инвертор становится преобразователем. Реализация предложенного способа использования обратной связи для стабилизации напряжения преобразователя показана на рис. 17.22 в виде блок-схемы. На месте обычного операционного усилителя используется линейный стабилизатор напряжения Л/С1723, поскольку в нем имеется внутренний источник опорного напряжения. Оптрон MOClOOl обеспечивает изоля­цию между выходом и входом и сдвиг уровня постоянного напряжения — это устройство по существу работает как «трансформатор» постоянного напряжения, но без неблагоприятного воздействия фазовых сдвигов на цепь обратной связи.

clip_image004

Рис. 17.21. Принципиальная схема инвертора или преобразователя с регулируемым рабочим циклом. Motorola Semiconductor Products.

clip_image006

Рис. 17.22. Предложенный метод введения обратной связи для ста­билизации выходного напряжения. Точка «Z» относится к обозна­ченной таким же образом точке на рис. 17.21.

Генератор на ^//Г-транзисторе создает колебания с частотой 40 кГц, но из-за деления частоты /А’-триггером, выходные транзисторы пере­ключаются с частотой 20 кГц. Эта схема обеспечивает на выходе мощ­ность 1 кВт. Выходной трансформатор, разработанный фирмой Pacific Instrument Coфoгation в Окленде, шт. Калифорния, дает на выходе но­минальное напряжение 10 В, если в выпрямителе применяются диоды Шотки MBR7230 и Г-образный фильтр (на рисунке не показан). Времен­ные диаграммы на рис. 17.23 позволяют дополнительно разобраться в уникальном режиме работы этой современной системы и должны по­мочь связать элементы принципиальной схемы с функциональными бло­ками, обозначенными на рис. 17.20.

clip_image008

Рис. 17.23. Временные диаграммы работы инвертора/преобразователя с регулируемым рабочим циклом. Добавляя простой ZC-фильтр, вы­ходной сигнал (J) можно превратить в постоянное напряжение, уро­вень которого зависит от длительности рабочего цикла. Motorola Semiconductor Products, Inc.

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