Конструирование импульсных источников питания – ЧАСТЬ 4

January 14, 2015 by admin Комментировать »

Для ТОР23х снижение рабочей частоты при малых нагрузках и уменьшение рабочего цикла до нуля не предусмотрены. У этого семейства при увеличении тока вывода С от 1,9 мА до 5,5 мА величина рабочего цикла линейно уменьшается от 0,78 до 0,015. Если ток 1С продолжает возрастать, то при достижении значения 1,9 мА схема управления начинает пропускать импульсы. Это аналогично снижению частоты, но, поскольку при пропуске импульса частота меняется скачком, несколько возрастает уровень помех и пульсаций на выходе.

ς, 3.3. «Мягкий» пуск

Если трансформатор преобразователя рассчитан на заданный максимальный ток ключа Iy, и не принято некоторых специальных мер ограничения тока ключа при запуске источника, возможны неприятности в процессе выхода источника на режим. Предположим, что преобразователь начал работу. Конденсаторы выходного фильтра Qjutl И С0щ2 разряжены. Схема обратной связи обнаруживает, что выходное напряжение гораздо ниже номинального, и начинает выдавать в цепь вывода С ток, близкий к I—… Величина рабочего цикла D увеличивается до Dm,, = Q,78 (хтггя в нормальном расчетном режиме D редко превышает 0,4). Ток юпЛча с каждым последующим импульсом увеличивается. Выходной ток также увеличивается, но этот ток поступает не в нагрузку, а идет на заряд конденсаторов Q*,, С^. В конце концов пиковый ток ключа превышает расчетный. Подробно это рассмотрено в разделе «Переходные процессы».

Когда пиковый ток ключа превышает расчетный,- возможны три варианта дальнейшего развития событий.

1.       Ток 1ш превышает порог защиты по току. Преобразователь отключается, и ТОР выполняет всю последовательность действий, предшествующих перезапуску, — ждет разряда конденсаторов в цепи вывода С; когда напряжение Uc снижается до 4,8 В, подключает генератор тока и т. д. Конденсаторы выходного выпрямителя при этом спокойно разряжаются через нагрузку. Перед началом перезапуска они могут полностью разрядиться. В таком случае источник будет перезапускаться до бесконечности. Если конденсаторы выходного выпрямителя не успевают полностью разрядиться за промежуток времени между двумя перезапусками, то источник может запуститься с п-й попытки.

2.      Ток Ι„, не достигает порога ограничения по току, но трансформатор, не рассчитанный на такой ток ключа, насыщается и перестает быть трансформатором. Ток ключа за какие-то микросекунды возрастает до порога защиты, последняя срабатывает. Далее следуют действия по сценарию, описанному выше.

3.      Источник запускается с первого раза. Это означает, что трансформатор выполнен с избыточным запасом по индуктивности первичной обмотки (или на слишком большом сердечнике) или что ТОР выбран с излишним запасом по максимальному току. И то и другое — повышение стоимости.

Чтобы избежать неприятных эффектов при выходе источника на режим в ТОР24х предусмотрен «мягкий» запуск. После запуска пре- ’ образователя максимальная величина рабочего цикла D не может, сразу увеличиться до Ош = 0,78 (или величины D^, заданной по выводу L, см. ниже). В первые 10 мсек после запуска разрешенная величина D плавно возрастает от 0 до D„. Одновременно порог защиты по току линейно изменяется от 85% до 100% от максимального. За это время конденсаторы выходного фильтра успевают зарядиться без существенного форсирования тока Is (подробнее — в разделе «Переходные процессы»).

3.4.                                                                          Качание рабочей частоты

ТОР имеет еще одну полезную особенность, создающую, правда, неудобства при анализе картинок на экране осциллографа. Частота преобразователя не равняется точно 132 кГц (или 66 кГц), а меняется по линейному закону в пределах 128…136 кГц (64…68 кГц) — «качается» — с частотой качания около 250 Гц. Измерения показывают, что это позволяет заметно снизить уровень высокочастотных помех.

3.5.                                                           Задание частоты преобразователя

Для ТОР в корпусах ТО220-7 (индекс Y) возможен выбор одной из двух частот работы преобразователя — 132 или 66 кГц. Частота 132 кГц оптимальна для подавляющего большинства применений. Частота 66 кГц может быть удобной в некоторых устройствах (в частности, в видеомониторах) с точки зрения снижения помех. Для того чтобы установить рабочую частоту 132 кГц, надо вывод F соединить с выводом S. Для установки частоты 66 кГц вывод F соединяется с выводом С.

3.6.                          Задание напряжения включения/выключения

ТОР дает разработчику весьма полезную возможность задать минимальное питающее напряжении.» ниже которого преобразователь не запускается. Для этого мекду источником U„ и выводом L. ТОР включается резистор RL. Преобразователь включается, когда втекающий ток через этот резистор превысит 50 мкА, а если этот ток превысит 225 мкА, преобразователь отключается. Таким образом, резистор RL однозначно определяет напряжение включения/выключения преобразователя. Втекающий ток вывода L, IL определяет также максимальную величину рабочего цикла D. При величине IL от 50 до 90 мкА рабочий цикл D.» = 0,78. Далее, при увеличении IL от 90 до 225 мкА величина Dj„’ линейно снижается от 0,78 до 0,38. Все три параметра (напряжение включения U,„, напряжение останова ияор и напряжение UDL, при котором начинает снижаться величина задаются одним резистором RL, поэтому независимо можно задать то- . лько один из этих параметров. Обычно задается напряжение’ включения υ,,α,. Разработчики микросхем семейства ТОР позаботились о том, чтобы остальные два параметра были достаточно «сбалансированы» для реальных применений. Зависимость Ц*» ияор и UDL от величины резистора RL приведена в табл. 3.2.

Если вывод L подключить к выводу S, то функция задания напряжения включения/останова отключается, и преобразователь запускается при напряжении на выводе D 30 В. При этом напряжении начинает нормально функционировать генератор тока ТОР 1,6 мА, и тем самым обеспечивается запуск преобразователя.

У микросхем ТОР23х и ТОР в корпусах DIP и SMD функции выводов L й X объединены в выводе М. Одновременное задание напря-

Таблица 3.2

, жения включения Ura (функция L) и порога защиты по току (функция X) невозможно. Если необходимо задать ивкл, то вывод М исполь- ; зуется как вывод L, т. е. между источником иш и выводом М \ подключается резистор RL, величина которого может быть определе- ,1 на из табл. 3.2.

3.7.                                         Задание ограничения тока ключа

Микросхемы ТОР имеют встроенную защиту по току МОП-траистора. Каждая более мощная микросхема серии имеет порог защиты по току в 1,1-1,6 раза выше, чем предыдущая (см. табл. 3.1), что в большинстве случаев позволяет разработчику не думать о точной установке порога защиты — для каждой выходной мощности .выбирается своя микросхема со своим порогом-. Однако в отдельных приме-

Таблица 3.3

нениях может оказаться, что необходима точная установка порога защиты по току, а в серии нет микросхем с требуемым порогом защиты. Для этих случаев предусмотрена более точная установка порога в пределах от .32% до 100% максимального тока ключа каждой микросхемы. Для этого между выводом X и общим проводом (выво^15) подключается резистор RX, величина которого определяет порог защиты. Зависимость порога защиты (в % от максимального) от RX приведена в табл. 3.3.

Из табл. 3.3 следует, что при увеличении RX до 50 кОм преобразо·^’ ватель отключается. Это можно использовать для дистанционного включения/ выключения источника, разрывая цепь вывода X.

У ΤΟΡ23χΥ иТОР в корпусах DIP и SMD функции выводов X и L объединены в выводе М. Одновременное задание порога защиты по току (функция X) и напряжения включения иш (функция L) невозможно. Если необходимо задать порог защиты по току, то вывод М используется как вывод X, т. е. между выводом М и выводом S включается резистор RX, величина которого может быть определена из табл. 3.3.                 г

Обычно задать напряжение включения UBiai более важно, чем точно установить порог защиты по току. Поэтому вывод М лучше задей- ’·.■ ствовать для этого.

4.                                               Силовой трансформатор

Поскольку частота следования импульсов составляет десятки и более кГц, трансформатор должен выполняться на сердечнике из материала, обеспечивающего работу на данных частотах. Существуют три основных группы таких материалов — феррит, порошковый пермаллой и магнитомягкие материалы в виде ленты (например, тот же пермаллой). В настоящее время наиболее доступны, дешевы и удобны в применении ферриты.

Прежде чем рассуждать о количестве витков, необходимо рассмотреть следующее. Возьмем катушку, намотанную на сердечнике из магнитного материала, например ферритовом сердечнике. Пусть сердечник будет полностью размагничен. Пропустим чер^з эту обмотку импульс тока. По окончании импульса окажется, что сердечник намагнитился. Это явление’ носит название остаточной магнитной индукции. Если сердечник предназначен для использования в трансформаторах, то остаточная индукция нежелательна. К сожалению она проявляется даже у самых лучших марок ферритов. К чему приводит остаточная индукция?

Источник: Под редакцией А. Я. Грифа, Оригинальные схемы и конструкции. Творить вместе! — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с.: ил. – (Серия «СОЛОН – РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», вып. 23)

Оставить комментарий

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