Автономный квазирезонансный полумостовой преобразователь с ПНН

December 6, 2011 by admin Комментировать »

Этот преобразователь предназначен для функционирования в качестве понижающего источника питания в распределенных системах. У него только один выход на +28 VDC, 10 А. Это будет классический квазирезонансный полумостовой преобразователь с ПНН: переменная частота, управление по напряжению с усредненной защитой от перегрузки по току — типичный представитель проектов с использованием доступных на современном рынке микросхем управления.

Данный пример — это проект с ШИМ (см. раздел 3.15.4), модифицированный под квазирезонансную топологию. Его конечная схема показана на рис. 4.25.

Проектная спецификация

Выходное напряжение: +28 VDC ± 0,5.

Выходной номинальный ток: 10 А, минимальная нагрузка— 1А.

Диапазон входного напряжения: 105-130 VAC; 208 – 240 VAC.

Напряжение пульсаций на выходе: 50 мВ (двойная амплитуда).

Стабилизация выхода: ±2%.

Пред проектные расчеты

Номинальная выходная мощность: Роис = 28 В • 10 А = 280 Вт.

Оценка входной мощности: Pm(est) = 280 Вт / 0,8 = 350 Вт.

Входные постоянные напряжения (для напряжения 110 VAC используется удвоитель):

Рассматриваемый преобразователь должен удовлетворять требованиям безопасности UL, CSA и VDE, которые будут влиять на выбор подхода к проектированию. Преобразователь будет работать между частотами 1 МГц при минимальной специфицированной нагрузке и не менее, чем 200 кГц при максимальной специфицированной нагрузке.

Проектирование трансформатора

Воспользуемся сердечником типа "Ш-Ш" с обязательными изолирующими слоями майларовой пленки для удовлетворения изоляционным требованиям безопасности. При принятых рабочих частотах должен быть использован материал высокочастотного сердечника для минимизации потерь сердечника на частоте 1 МГц. Такими материалами могут быть "К" от компании Magnetics, Inc., "ЗС85" от Philips или "N67" от Siemans.

Один из важных аспектов — это изменение магнитной индукции в рабочем диапазоне источника. При минимальной нагрузке (1 А) частота будет наивысшей (1 МГц), и значение В,тх должно быть около 0,lSsat. При максимальной нагрузке рабочая частота не должна быть ниже, чем 200 кГц, так что значение Впих не должно быть менее 0,35sat. Начнем с того, что примем для Впт при частоте 1 МГц значение 200 Гс и используем его в качестве опорной точки.

Размер сердечника составит примерно 41 мм по каждой стороне. Этот размер соответствует сердечнику К-43515 от компании Magnetics, Inc. При проектировании трансформатора следует иметь в виду, что первый импульс при запуске формируется при полном входном напряжении, а последующие импульсы будут формироваться при половине значения входного напряжения или близко к ней. Чтобы быть уверенным в том, что сердечник не войдет в насыщение в течение этого первого импульса, следует ограничить максимальное значение Впт на уровне выше нормального:

Проверяем максимальные значения рабочей магнитной индукции с помощью закона Фарадея: при малой нагрузке частота равна примерно 1 МГц, значение Дгах равно 211 Гс. При большой нагрузке (200 кГц) Втах составляет 1100 Гс. Это в точности то, что нам нужно.

При вычислении числа витков вторичной обмотки мы должны учитывать, что резонансный период переходных процессов составляет примерно 0,5 мкс в границах максимального периода для полевого МОП-транзистора 2,5 мкс (при 200 кГц). Это соответствует 84% рабочего цикла. Таким образом,

На дополнительной обмотке должно быть два витка.

Метод намотки трансформатора (см. раздел 3.5.9)

Трансформатор должен наматываться так же, как и в примере полумостового проекта с ШИМ (см. раздел 3.15.9), то есть, вторичная обмотка должна перемежаться с двумя слоями первичной обмотки. Дополнительная обмотка будет размещена возле сердечника. Самой собой, для соблюдения требований VDE необходимы слои майларовой изоляционной пленки и зазор 2 мм между боковыми стенками катушки.

Аспекты проектирования колебательного L-C-контура

Желательно, чтобы частота резонанса колебательного контура составляла 1 МГц. В квазирезонансных преобразователях с ПНН цепь колебательный контур не отвечает за сохранение и передачу энергии, как это имеет место в преобразователях с ПНТ. В данном случае колебательный контур можно рассматривать скорее как формирователь переходных процессов выключения, подобный демпферу при использовании преобразователей с ШИМ. Здесь можно выбирать значения для индуктора и конденсатора в широком диапазоне, лишь бы их объединенная частота резонанса составляла 1 МГц, т. е. пока соблюдается равенство

Рис. 4.25. Схема квазирезонансного полумостового преобразователя с ПНН

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