Структурная схема и принцип работы микросхемы управления импульсными источниками питания

April 29, 2015 by admin Комментировать »

Основной недостаток рассмотренных выше микросхем линейных стабилизаторов — это большая мощность, рассеиваемая на проходном транзисторе, что ограничивает область их применения. Основное достоинство импульсных источников питания заключается в их способности обеспечить большую мощность в нагрузке, имея при этом высокий коэффициент полезного действия (КПД) и малые габариты. В отличие от линейных стабилизаторов, в импульсных источниках питания проходной транзистор переключается с большой частотой (от 20 кГц до 5,0 МГц). Ключевой транзистор коммутирует индуктивный элемент (обмотку трансформатора либо дроссель), в котором накапливается энергия, пропорциональная времени открытого состояния транзистора. После закрытия ключевого транзистора энергия, накопленная в индуктивном элементе, передается в нагрузку. Благодаря тому, что на проходном транзисторе не происходит падения напряжения Um — t/bix, импульсные ИМС рассеивают гораздо меньшую мощность по сравнению с линейными стабилизаторами. Импульсные источники питания имеют более высокий КПД.

Большая частота переключения позволяет использовать индуктивные элементы малых значений и, соответственно, малых размеров. Кроме того, пульсирующее напряжение большой частоты можно «сгладить» емкостью небольшого значения. В качестве ключа обычно используется мощный, быстродействующий MOSFET, который по своим характеристикам предпочтительнее биполярного транзистора. Изменением времени включения MOSFET производится регулирование количества энергии, передаваемой во вторичную цепь так, что выходное напряжение источника питания остается независимым от изменения нагрузки.

Поскольку сигнал управления мощным транзистором, выдаваемый с микросхемы, представляет собой последовательность прямоугольных импульсов с шириной, пропорциональной управляющему сигналу, то такие микросхемы называют еще ШИМ-контроллерами [19], или ИМС управления импульсными источниками питания [22]. Типовая структурная схема, поясняющая работу импульсного источника питания, приведена на рис. 3.23.

Блок выпрямителя сглаживает пульсации сетевого напряжения. Микросхема контроллера импульсным источником питания, как правило, включает в себя источник питания с блоками опорного напряжения (£/оп), усилитель сигнала ошибки (УСО), ШИМ-компаратор, генератор пилообразных напряжений, блок логики, формирователь управляющих напряжений, блок защиты от повышенной температуры кристалла t °С, повышенного выходного тока и тока короткого замыкания, повышенного и пониженного напряжения питания сети.

Источник питания ИМС содержит в своем составе источник опорного температуронезависимого напряжения. Служит источник питания для формирования напряжения питания всех блоков ИМС и для выработки опорного напряжения.

Рис. 3.23. Схема импульсного источника питания с использованием ШИМ-контроллера: УСО — усилитель сигнала ошибки; ГПН генератор пилообразного напряжения; ЛСН — линейный стабилизатор напряжения

Опорное термостабилизированное напряжение подается на усилитель сигнала ошибки, на второй вход которого подается выпрямленный сигнал со вторичной обмотки импульсного трансформатора. Усиленная разница сигналов поступает на ШИМ-компаратор. Это напряжение сравнивается с напряжением, вырабатываемым генератором пилообразных напряжений (ГПН). На выходе ШИМ-компаратора появляется прямоугольный сигнал в случае, если пилообразное напряжение превышает напряжение сигнала ошибки 1/ош. Таким образом, чем выше напряжение сигнала t/ouj, тем меньшая длительность импульса на выходе ШИМ- компаратора. Так происходит широтно-импульсная модуляция. Этот сигнал проходит блок логики, усиливается и подается на затвор мощного MOSFET-транзистора. MOSFET может быть отдельным полупроводниковым прибором или может входить в состав ИМС.

На блок логики поступает сигнал с блока защит. Как правило, в ИМС управления импульсными источниками питания имеются схемы защиты от повышенной температуры кристалла, от повышенного тока нагрузки и короткого замыкания в нагрузке, от скачков сетевого напряжения по верхней границе OVP и по нижней границе.

Источник: Белоус А.И., Ефименко С.А., Турцевич А.С., Полупроводниковая силовая электроника, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. цв. вкл.

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