Импульсный источник питания с полумостовым преобразователем (КР1156ЕУ2)

January 7, 2011 by admin Комментировать »

   Следующая схема импульсного источника питания с полумостовым преобразователем с регулируемым выходным напряжением без стабилизации используется для питания паяльной станции. Построение и наладка этого источника питания не вызывают затруднений, что является главным его достоинством. Узел управления выполнен на микросхеме КР1156ЕУ2, которая представляет собой высокочастотный ШИМ-контроллер, оптимизированный для построения двухтактных высокочастотных импульсных источников питания.

   Схема устройства приведена на рис. 5.23. Напряжение сети поступает на фильтр CI, LI, С2, выпрямляется диодным мостом VD1 и через токоограничительный резистор R6 заряжает конденсаторы С11 и С12, образующие одно плечо моста. Другое плечо образовано транзисторами VT1, VT2. В диагональ моста включена первичная обмотка трансформатора Т2. Полевые транзисторы VT1, VT2 поочередно открываются импульсами с выхода микросхемы DA1, причем VT2 управляется непосредственно от микросхемы, a VT1 — через трансформатор Т1, служащий для гальванической развязки. В цепи затворов включены резисторы R8 и R9, которые совместно с емкостями затворов образуют НЧ фильтры, снижающие помехи при переключении.

   Микросхема ШИМ-контроллера КР1156ЕУ2 имеет два выходных каскада (выводы 11, 14), рассчитанные на значительный выходной ток (как втекающий, так и вытекающий): постоянный — 0,5 А, импульсный — до 2 А. Управляется микросхема внутренним генератором, частота которого задается подключением резистора к выводу 5 и конденсатора к выводу 6 (R5, С7 на рис. 5.23). Частота преобразователя в данном случае выбрана равной 50 кГц.

   Для широтно-импульсной модуляции выходных сигналов служит устройство, состоящее из триггеров и усилителя сигнала ошибки. С помощью усилителя сигнала ошибки можно осуществить стабилизацию выходного напряжения за счет сравнения части выходного напряжения с опорным, подключив соответствующим образом отрицательную обратную связь на вход усилителя. Однако в данной конструкции эта возможность не используется, поэтому соединения сделаны следующим образом. На неинвертирующий вход микросхемы (вывод 2) подано напряжение +5,1 В с источника опорного напряжения (вывод 16). На вывод 7 подано пилообразное напряжение с вывода 6. Инвертирующий вход усилителя (вывод 1) соединен с общим проводом через резистор R4.

   При таком включении усилитель сигнала ошибки установлен на максимальную длительность выходных импульсов. Для управления длительностью импульсов использована другая возможность контроллера — узел «мягкого запуска» с выводом 8. Если на этот вывод подать изменяющееся приблизительно от 2,25 до 4,5 В напряжение, то длительность выходных импульсов будет регулироваться в пределах 0…100% от максимальной. Максимальная длительность импульсов составляет, соответственно, 80% от длительности полупериода.

   Ток по выводу 8 очень мал (порядка 10 мкА); подключением конденсатора к этому выводу ,можно осуществить так называемый «мягкий запуск», когда работа преобразователя начинается с минимальной длительности импульсов, и постепенно, за счет заряда конденсатора, увеличивается до стационарного значения. В данном устройстве длительность импульсов, а значит, и выходное напряжение, регулируется переменным резистором R2. Резистор включен в цепочку делителя R1…R3, подключенную к опорному напряжению +5,1 В.

   Назначение вывода 9 микросхемы — защита по току. Если ток через транзистор VT2 превысит 1 А, то напряжение на выводе 9 будет более 1 В и выходы микросхемы переключатся в состояние «выключено» до окончания текущего цикла. Напряжение питания микро-

   

   схемы поступает на вывод 15. Отдельные выводы силового питания (вывод 13) и общего провода (вывод 12) позволяют, при необходимости, развязать по питанию мощный выходной каскад, являющийся источником помех, от остальной части преобразователя.

   Напряжение питания на микросхему поступает с выпрямителя на диодах VD12, VD13 и конденсаторе СЮ. При включении устройства в сеть это напряжение отсутствует, поэтому необходимо решить проблему первоначального пуска. Для этого используется следующая особенность микросхемы. Если напряжение питания микросхем меньше 9 В, контроллер находится в выключенном состоянии, сигналы на выходах А и В отсутствуют, микросхема потребляет ток порядка 1 мА и не шунтирует конденсатор С6, который заряжается через резистор R7.

   При достижении напряжения приблизительно 9,8 В микросхема включается. Преобразователь запускается, на обмотке III трансформатора появляется напряжение, которое выпрямляется и обеспечивает питание микросхемы во время работы (около 15 В в данном устройстве). Вывод 15 микросхемы имеет гистерезис около 0,8 В, поэтому выключится микросхема только при снижении напряжения питания ниже 9 В, в результате кратковременное снижение напряжения на выводе 15 при запуске микросхемы не приводит к ее выключению.

   Как уже говорилось, форма сигнала на выходах А и В (выводы 11 и 14, соответственно) представляет собой попеременно появляющиеся импульсы с максимальной длительностью 80% от полупериода, поэтому между закрыванием одного транзистора и открыванием другого есть достаточно большой интервал. В результате момент, когда оба транзистора открыты, исключен, и сквозные токи отсутствуют.

   Выходное напряжение с обмотки II выпрямляется диодами VD14…VD17 и через дроссель L2 поступает на конденсатор С13 и далее на выход преобразователя. Назначение дросселя L2 — выделение из выпрямленной последовательности прямоугольных импульсов постоянной составляющей. В паузах между импульсами выпрямленного напряжения все диоды выпрямителя оказываются открытыми, и через них энергия, накопленная в дросселе, поступает в нагрузку.

   В блоке применены детали импортного и отечественного производства: VD1 — диодный мост W06M с обратным напряжением

   600 В и максимальным током 1,5 А; СП, С12 — по два параллельно соединенных конденсатора 47 мкФ 160 В фирмы Jamicon; VD14…VD17 — импортные диоды SF22 с обратным напряжением 100 В и максимальным током 2 А; время восстановления 35 не. Следует отметить, что от быстродействия этих диодов сильно зависит КПД и уровень помех устройства.

   Трансформатор Т1 намотан на кольце К10х6х4,5 из феррита М2000НМ1, число витков обмоток I — 50, II — 40, диаметр провода 0,15 мм, трансформатор Т2 намотан на кольце К31х18,5х7 из феррита М1000НМ1, обмотка I содержит 160 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3 мм, II — 40 витков такого же провода диаметром 0,6 мм, III — 2×15 витков провода диаметром 0,15 мм. Дроссель L2 намотан на кольце К20х10х5 из феррита М2000НМ1 с зазором в кольце 1,5 мм; число витков — 110, провод диаметром 0,5 мм. Зазор выполнен ножовкой по металлу или «болгаркой» алмазным кругом, в зазор для прочности вклеена прокладка из текстолита.

   Транзисторы установлены на небольшие радиаторы. VD7, VD8 — по два последовательно соединенных стабилитрона на суммарное напряжение стабилизации 18 В. Остальные детали — типовые для импульсных источников.

   При налаживании устройства к выводам 15 и 10 микросхемы DA1 подключается внешний источник питания +12 В и проверяется наличие сигналов на выходах А и В, их форму и изменение длительности импульсов при регулировании резистором R2. При необходимости подбираются резисторы R1 и R3 на необходимый диапазон регулирования.

   Далее вместо 220 В подключается напряжение порядка 30…40 В, не отключая источник +12 В, и проверяется сигнал в точке соединения транзисторов, а также формирование напряжений на выходе устройства и на конденсаторе СЮ. Напряжения должны быть пропорционально уменьшенными по сравнению со стационарным режимом.

   После этого убирается источник +12 В и устройство можно включить в сеть 220 В. В последнюю очередь уточняется число витков обмоток I и III трансформатора Т2: III — для обеспечения питания +15 В, а также обмотки II — на необходимое максимальное напряжение источника.

   

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