ПРИМЕР РАСЧЁТА ОБРАТНОХОДОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА МИКРОСХЕМЕ COOLSET INFINEON

June 10, 2012 by admin Комментировать »

Coolset — это высоковольтный силовой полевой транзистор, выполненный по технологии CoolMos, и схема аналогового и цифрового контроля в едином корпусе. Микросхема используется для построения гальванически развязанного, регулируемого преобразователя напряжения со всем комплексом необходимых защит (защита по току, защита от перегрева, защита от пониженного и повышенного напряжения питания). При этом требуется минимум внешних компонентов. Рабочая частота схемы 67 и 100 кГц. Схема Coolset может применяться как для DC/DC так и для AC/DC преобразователей напряжения мощностью до 120 Вт при переменном (50 Гц) входном напряжении 85…265 В или до 240 Вт при напряжении 195…265 В. Работа от более низкого входного напряжения возможна при снижении мощности источника питания. Схема обратноходового преобразователя напряжения с использованием Coolset представлена на рис. 47.

Рис. 47. Схема AC/DC источника питания на основе CoolSet.

Для построения источника питания по схеме, показанной на рис. 47, необходимо в первую очередь решить следующие вопросы:

•          Определить основные параметры источника питания.

•          Подобрать ИС CoolSet, наиболее подходящую для решения поставленной задачи.

•          Для выбранной ИС CoolSet спроектировать силовой трансформатор.

•          Рассчитать остальные (см. рис. 47) элементы схемы.

Определение основных параметров UACmax,

udr,.,f ,ft,U ,Р ,11 -Uirt :

ACmiirJ сети7 J А7 вых7 вых7 1 ACmax

U… . — максимальное и минимальное се-

ACmin

тевое входное напряжение, соответственно; f

^                                                                                                                                                                          J сети

—  частота сети 50 или 60 Гц; [к — коммутационная рабочая частота преобразования; U ,Р — выход-

1                                                                                                         1 1                                                                                     7 вых7 вых

ное напряжение и выходная мощность; г| — коэффициент полезного действия. Для CoolSet возможны несколько вариантов входного напряжения:

195..              .265 В, и универсальный вход 85…265 В.

Выбор ИС CoolSet сводится к выбору из таблицы («Микросхемы управления AC/DC источником питания со встроенным ключом CoolSet Infineon») исходя из рекомендаций выходной мощности (при заданном входном диапазоне напряжений). Если необходимо повысить эффективность преобразователя

—  выбирается прибор с меньшим сопротивлением R™ ключа.

DSon

Определение входной ёмкости СЫк, минимального постоянного входного напряжения Umhi и коэффициента пульсаций. Входная ёмкость СЫк фильтрует пульсации 100…120 Гц. Значение входной ёмкости влияет на минимальное входное постоянное напряжение и на коэффициент пульсаций. В среднем, при входном напряжении ~230 В +15% необходимо обеспечить 1 мкФ на 1 Вт, при входном напряжении ~ 115 В+15% — 2 мкФ на 1 Вт выходной мощности. Значение U для заданной Сь ш:

Резистор

(включённый последовательно с оптопарой) ограничивает максимальный ток через LMV431.

Резистор(включённый

параллельно оптопаре и R3) задаёт начальный ток через LMY431.

Коэффициент передачи усилителя сигнала ошибки и оптопары равен

Коэффициент передачи делителя равен  Коэффициент нестабильности равен

где— коэффициент пере

дачи по переменному току LMV431.

Коэффициент передачи KLMY431 задаётся, исходя из требуемой нестабильности. Также от петли обратной связи требуется определенное быстродействие, граничная частота усиления LMY431

вычисляется как, и выбирается по

графику, в зависимости от рассчитанного коэффициента передачи.

Цепь Cl, R5 компенсирует наклон АЧХ петли обратной связи:

Выбор входного диодного моста. Максимально допустимое напряжение, которое должен выдерживать диодный мост:

Допустимый ток, где ф —

коэффициент мощности = 0.5…0.7

Рекомендации по проектированию трансформатора. Потери, вызванные влиянием паразитных эффектов, складываются из:

•потерь в снаббере, связанных с индуктивностью рассеяния Р1~ Р LLK.

1                                                          вых

•          потерь, связанных с межобмоточной и меж- витковой ёмкостью P2~2C(Uin-Uout)A2*fk.

Р=Р1+Р2

Потери, связанные с межвитковой и межобмоточной ёмкостью, проявляются в виде дополнительной мощности, которая выделяется на транзисторе (ПС CoolSet, Topswich, Viper).

Потери, связанные с индуктивностью рассеяния, выделяются в виде тепла в демпфирующей схеме (снаббере).

1.           Необходимо добиваться снижения индуктивности рассеяния трансформатора! Это достигается за счёт улучшения магнитной связи между первичной и вторичной обмотками. Например, можно разбить первичную и вторичную обмотки на несколько частей и намотку выполнить с чередованием: «первичная-вторичная-первичная». Предпочтительнее эти части обмоток соединять последовательно! (Вследствие того, что в разных слоях намотки из-за разной магнитной связи, ЭДС будет немного отличаться, могут возникнуть дополнительные потери в виде дополнительного нагрева в проводе).

2.          Необходимо добиваться снижения межвитковой и межобмоточной ёмкости трансформатора! Межвитковая ёмкость уменьшается путём правильной укладки провода. Межобмоточная ёмкость уменьшается за счёт увеличения толщины изоляции, уменьшения площади намотки и правильного выведения начала и конца обмотки.

Пункты «1» и «2» противоречат друг другу! При уменьшении индуктивности рассеяния вследствие улучшения магнитной связи обмоток увеличивается паразитная ёмкость! Необходимо взаимно оптимизировать индуктивность рассеяния трансформатора и паразитную ёмкость. Оптимизация проводится в каждом конкретном случае в зависимости от мощности импульсного источника питания (ИИП).

В случае, когда микросхема управления, интегрированная с ключом, выполнена в корпусе DIP или SOIC (мощность ИИП <50…60 Вт) и мощность рассеяния микросхемы <1 Вт, необходимо снижать Р2 (потери, связанные с паразитными емкостями)! То есть уменьшать паразитные ёмкости.

В случае, когда микросхема управления, интегрированная с ключом, выполнена в корпусе Т0220, Т0247 (мощность ИИП >50…60 Вт) и мощность рассеивания этой микросхемы (достаточно большая) определяется характеристиками радиатора, необходимо снижать Р1 (потери, связанные с индуктивностью рассеяния)! То есть уменьшать индуктивность рассеяния.

Источник: КОМПОНЕНТЫ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ, ГРУППА КОМПАНИЙ СИММЕТРОН

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