Urob si sám napájací zdroj pre tl494. Schéma zapojenia TL494, princíp činnosti, príklady obvodov, výkresy dosiek plošných spojov
Príslušný mikroobvod patrí do zoznamu najbežnejších a najpoužívanejších integrovaných elektronických obvodov. Jeho predchodcom bola séria PWM regulátorov Unitrode UC38xx. V roku 1999 bola táto spoločnosť kúpená spoločnosťou Texas Instruments a odvtedy sa začal vývoj radu týchto ovládačov, ktorý viedol k vytvoreniu začiatkom roku 2000. Čipy série TL494. Okrem už vyššie uvedených UPS ich možno nájsť v regulátoroch jednosmerného napätia, v riadených pohonoch, v softštartéroch, jedným slovom, všade tam, kde sa používa PWM riadenie. Medzi spoločnosťami, ktoré klonovali tento mikroobvod, sú také svetoznáme značky ako Motorola, Inc, International Rectifier, Fairchild Semiconductor, ON Semiconductor. Všetky poskytujú podrobný popis svojich produktov, takzvaný datasheet TL494CN.Dokumentácia
Analýza popisov uvažovaného typu mikroobvodu od rôznych výrobcov ukazuje praktickú identitu jeho charakteristík. Množstvo informácií, ktoré poskytujú rôzne firmy, je takmer rovnaké. Datasheet TL494CN od značiek ako Motorola, Inc a ON Semiconductor sa navyše navzájom opakujú vo svojej štruktúre, obrázkoch, tabuľkách a grafoch. Prezentácia materiálu spoločnosťou Texas Instruments sa od nich trochu líši, avšak po dôkladnom preštudovaní je jasné, že ide o identický produkt.Účel čipu TL494CN
Už tradične ho začneme popisovať účelom a zoznamom interných zariadení. Je to regulátor PWM s pevnou frekvenciou primárne určený pre aplikácie UPS a obsahuje nasledujúce zariadenia: generátor pílového napätia (SVG); zosilňovače chýb; zdroj referenčného (referenčného) napätia +5 V; schéma úpravy mŕtveho času; výstupné tranzistorové spínače pre prúd do 500 mA; schéma pre výber jedno- alebo dvojtaktného režimu prevádzky.Limitné parametre
Ako každý iný mikroobvod, popis TL494CN musí obsahovať zoznam maximálnych prípustných výkonových charakteristík. Uvádzame ich na základe údajov Motorola, Inc.: Napájacie napätie: 42 V. Napätie zberača výstupného tranzistora: 42 V. Prúd zberača výstupného tranzistora: 500 mA. Rozsah vstupného napätia zosilňovača: -0,3 V až +42 V. Stratový výkon (pri t< 45 °C): 1000 мВт. Диапазон температур хранения: от -55 до +125 °С. Диапазон рабочих температур окружающей среды: от 0 до +70 °С. Следует отметить, что параметр 7 для микросхемы TL494IN несколько шире: от -25 до +85 °С.Dizajn čipu
TL494CN Popis záverov jeho tela v ruštine je znázornený na obrázku nižšie.Mikroobvod je umiestnený v plastovom (to je označené písmenom N na konci jeho označenia) 16-pinovom obale s kolíkmi typu pdp.
Vzhľad mikroobvodu
TL494CN: funkčná schéma
Úlohou tohto mikroobvodu je teda modulácia šírky impulzu (PWM alebo anglicky Pulse Width Modulated (PWM)) napäťových impulzov generovaných vo vnútri regulovaných aj neregulovaných UPS. V napájacích zdrojoch prvého typu dosahuje rozsah trvania impulzu spravidla maximálnu možnú hodnotu (~ 48% pre každý výstup v push-pull obvodoch široko používaných na napájanie zosilňovačov automobilového zvuku). Čip TL494CN má celkom 6 výstupných pinov, z ktorých 4 (1, 2, 15, 16) sú vstupy do zosilňovačov interných chýb, ktoré slúžia na ochranu UPS pred súčasným a potenciálnym preťažením. Pin #4 je vstup signálu 0 až 3V na nastavenie pracovného cyklu výstupnej štvorcovej vlny a #3 je výstup komparátora a možno ho použiť niekoľkými spôsobmi. Ďalšie 4 (čísla 8, 9, 10, 11) sú voľné kolektory a emitory tranzistorov s maximálnym prípustným zaťažovacím prúdom 250 mA (v nepretržitom režime nie viac ako 200 mA). Môžu byť zapojené v pároch (9 s 10 a 8 s 11) na riadenie výkonných tranzistorov s efektom poľa (MOSFET) s maximálnym povoleným prúdom 500 mA (nie viac ako 400 mA v nepretržitom režime).
Mikroobvod má zabudovaný zdroj referenčného napätia (ION) +5 V (č. 14). Zvyčajne sa používa ako referenčné napätie (s presnosťou ± 1%) aplikované na vstupy obvodov, ktoré spotrebúvajú nie viac ako 10 mA, napríklad na kolík 13 podľa výberu jedno- alebo dvojcyklovej prevádzky. mikroobvod: ak je prítomných +5 V, vyberie sa druhý režim , ak je na ňom mínus napájacie napätie - prvé. Na nastavenie frekvencie generátora pílového napätia (GPN) sa používa kondenzátor a rezistor, ktoré sú pripojené na kolíky 5 a 6. A samozrejme, mikroobvod má svorky na pripojenie plus a mínus napájacieho zdroja (čísla 12 a 7) v rozsahu od 7 do 42 V. Zo schémy je zrejmé, že existuje množstvo vnútorných zariadení v TL494CN. Opis ich funkčného účelu v ruštine bude uvedený nižšie v priebehu prezentácie materiálu.
Funkcie vstupného terminálu
Rovnako ako akékoľvek iné elektronické zariadenie. Príslušný mikroobvod má svoje vlastné vstupy a výstupy. Začneme prvým. Zoznam týchto pinov TL494CN už bol uvedený vyššie. Opis ich funkčného účelu v ruštine bude uvedený nižšie s podrobnými vysvetleniami.Záver 1
Toto je kladný (neinvertujúci) vstup chybového zosilňovača 1. Ak je napätie na ňom nižšie ako napätie na kolíku 2, výstup chybového zosilňovača 1 bude nízky. Ak je vyššia ako na kolíku 2, signál chybového zosilňovača 1 bude vysoký. Výstup zosilňovača v podstate replikuje kladný vstup pomocou kolíka 2 ako referencie. Funkcie zosilňovačov chýb budú podrobnejšie opísané nižšie.
Záver 2
Toto je záporný (invertujúci) vstup chybového zosilňovača 1. Ak je tento kolík vyšší ako kolík 1, výstup chybového zosilňovača 1 bude nízky. Ak je napätie na tomto kolíku nižšie ako napätie na kolíku 1, výstup zosilňovača bude vysoký.
Záver 15
Funguje presne rovnako ako # 2. Často sa druhý chybový zosilňovač nepoužíva v TL494CN. V tomto prípade jeho spínací obvod obsahuje pin 15 jednoducho prepojený so 14. (referenčné napätie +5 V).
Záver 16
Funguje rovnako ako č. 1. Zvyčajne sa pripája k spoločnému č. 7, keď sa nepoužíva druhý chybový zosilňovač. S pinom 15 zapojeným na +5V a #16 zapojeným do spoločného je výstup druhého zosilňovača nízky a preto nemá žiadny vplyv na činnosť čipu.
Záver 3
Tento kolík a každý interný zosilňovač TL494CN sú spojené diódou. Ak sa signál na výstupe ktoréhokoľvek z nich zmení z nízkeho na vysoký, potom pri čísle 3 ide tiež vysoko. Keď signál na tomto kolíku prekročí 3,3 V, výstupné impulzy sa vypnú (nulový pracovný cyklus). Keď je napätie na ňom blízke 0 V, trvanie impulzu je maximálne. Medzi 0 a 3,3 V je šírka impulzu medzi 50 % a 0 % (pre každý z výstupov regulátora PWM - na kolíkoch 9 a 10 na väčšine zariadení). V prípade potreby môže byť kolík 3 použitý ako vstupný signál alebo môže byť použitý na tlmenie rýchlosti zmeny šírky impulzu. Ak je na ňom vysoké napätie (> ~ 3,5 V), nie je možné spustiť UPS na PWM regulátore (nebudú z neho vychádzať žiadne impulzy).
Záver 4
Riadi pracovný cyklus výstupných impulzov (angl. Dead-Time Control). Ak je napätie na ňom blízke 0 V, mikroobvod bude schopný vydávať minimálnu možnú aj maximálnu šírku impulzu (ako je určené inými vstupnými signálmi). Ak sa na tento kolík privedie napätie približne 1,5 V, šírka výstupného impulzu bude obmedzená na 50 % jeho maximálnej šírky (alebo ~25 % pracovného cyklu pre ovládač PWM push-pull). Ak je na ňom vysoké napätie (> ~ 3,5 V), nie je možné spustiť UPS na TL494CN. Jeho spínací obvod často obsahuje č.4, spojený priamo so zemou. Dôležité mať na pamäti! Signál na kolíkoch 3 a 4 by mal byť nižší ako ~3,3 V. Čo sa stane, ak je blízko napríklad +5 V? Ako sa potom bude TL494CN správať? Obvod meniča napätia na ňom nebude generovať impulzy, t.j. nebude výstupné napätie z UPS.
Záver 5
Slúži na pripojenie časovacieho kondenzátora Ct a jeho druhý kontakt je spojený so zemou. Hodnoty kapacity sú zvyčajne 0,01 μF až 0,1 μF. Zmeny hodnoty tejto zložky vedú k zmene frekvencie GPN a výstupných impulzov regulátora PWM. Spravidla sa tu používajú vysokokvalitné kondenzátory s veľmi nízkym teplotným koeficientom (s veľmi malou zmenou kapacity so zmenou teploty).
Záver 6
Na pripojenie časovacieho odporu Rt a jeho druhého kontaktu je pripojený k zemi. Hodnoty Rt a Ct určujú frekvenciu FPG. f = 1,1: (Rt x Ct).
Záver 7
Pripája sa k spoločnému vodiču obvodu zariadenia na regulátore PWM.
Záver 12
Označuje sa písmenami VCC. K nemu je pripojené „plus“ napájacieho zdroja TL494CN. Jeho spínací obvod zvyčajne obsahuje č.12 pripojený k vypínaču napájania. Mnoho UPS používa tento kolík na zapnutie a vypnutie napájania (a samotného UPS). Ak má +12 V a číslo 7 je uzemnené, čipy GPN a ION budú fungovať.
Záver 13
Toto je vstup prevádzkového režimu. Jeho činnosť bola popísaná vyššie.
Funkcie výstupného terminálu
Boli tiež uvedené vyššie pre TL494CN. Opis ich funkčného účelu v ruštine bude uvedený nižšie s podrobnými vysvetleniami.Záver 8
Na tomto čipe sú 2 npn tranzistory, ktoré sú jeho výstupnými kľúčmi. Tento kolík je kolektor tranzistora 1, zvyčajne pripojený k zdroju jednosmerného napätia (12 V). Napriek tomu sa v obvodoch niektorých zariadení používa ako výstup a je na ňom vidieť meander (rovnako ako na č. 11).
Záver 9
Toto je emitor tranzistora 1. Poháňa výkonový tranzistor UPS (vo väčšine prípadov efekt poľa) v obvode push-pull, buď priamo alebo cez medziľahlý tranzistor.
Záver 10
Toto je emitor tranzistora 2. Pri jednocyklovej prevádzke je signál na ňom rovnaký ako na č.9. V režime push-pull sú signály na č.9 a 10 mimo fázy, to znamená, keď na jednom je úroveň signálu vysoká, na druhom nízka a naopak. Vo väčšine zariadení signály z žiaričov výstupných tranzistorových spínačov príslušného mikroobvodu poháňajú výkonné tranzistory s efektom poľa, ktoré sa prepínajú do stavu ON, keď je napätie na kolíkoch 9 a 10 vysoké (nad ~ 3,5 V, ale nevzťahuje sa na úroveň 3,3 V na č. 3 a 4).
Záver 11
Toto je kolektor tranzistora 2, zvyčajne pripojený k zdroju jednosmerného napätia (+12 V). Poznámka: V zariadeniach založených na TL494CN môže spínací obvod obsahovať kolektory aj emitory tranzistorov 1 a 2 ako výstupy regulátora PWM, hoci druhá možnosť je bežnejšia. Existujú však možnosti, kedy sú výstupy presne kolíky 8 a 11. Ak nájdete v obvode medzi IC a FET malý transformátor, výstupný signál sa s najväčšou pravdepodobnosťou odoberá z nich (z kolektorov).
Záver 14
Toto je výstup ION, tiež popísaný vyššie.
Princíp činnosti
Ako funguje čip TL494CN? Uvedieme popis poradia jeho práce na základe materiálov od spoločnosti Motorola, Inc. Výstup modulácie šírky impulzu sa dosiahne porovnaním kladného pílovitého signálu z kondenzátora Ct s jedným z dvoch riadiacich signálov. Výstupné tranzistory Q1 a Q2 sú NOR hradlované, aby ich otvorili iba vtedy, keď vstup spúšťacích hodín (C1) (pozri funkčný diagram TL494CN) klesne na nízku hodnotu. Ak je teda úroveň logickej jednotky na vstupe C1 spúšte, výstupné tranzistory sú zatvorené v oboch režimoch prevádzky: jednocyklový a push-pull. Ak je na tomto vstupe prítomný hodinový signál, potom v režime push-pull sa tranzistor po príchode prerušenia hodinového impulzu otvorí jeden po druhom. V jednocyklovom režime sa spúšť nepoužíva a obe výstupné klávesy sa otvárajú synchrónne. Tento otvorený stav (v oboch režimoch) je možný len v tej časti periódy FPV, kedy je pílovité napätie väčšie ako riadiace signály. Zvýšenie alebo zníženie veľkosti riadiaceho signálu teda spôsobí lineárne zvýšenie alebo zníženie šírky napäťových impulzov na výstupoch mikroobvodu. Ako riadiace signály možno použiť napätie z kolíka 4 (riadenie mŕtveho času), vstupy chybových zosilňovačov alebo vstup spätnoväzbového signálu z kolíka 3.ČLÁNOK PRIPRAVIL NA ZÁKLADE KNIHY A. V. GOLOVKOV a V. B LYUBITSKIJ "NAPÁJACIE ZDROJE PRE SYSTÉMOVÉ MODULY TYPU IBM PC-XT/AT" VYDAVATEĽSTVO "LAD i N" Moskva 1995 prevzaté elektronicky z internetu
CONTROL IC TL494
V moderných UPS sa zvyčajne používajú aplikačne špecifické integrované obvody (IC) na vytvorenie riadiaceho napätia na spínanie vysokovýkonných tranzistorov meniča.
Ideálny riadiaci IC na zabezpečenie normálnej prevádzky UPS v režime PWM by mal spĺňať väčšinu z nasledujúcich podmienok:
prevádzkové napätie nie je vyššie ako 40V;
prítomnosť vysoko stabilného tepelne stabilizovaného zdroja referenčného napätia;
prítomnosť generátora pílového napätia
poskytovanie možnosti synchronizácie s externým signálom programovateľného mäkkého štartu;
prítomnosť zosilňovača signálu nesúladu s vysokým napätím spoločného režimu;
prítomnosť komparátora PWM;
prítomnosť impulzne riadeného spúšťača;
prítomnosť dvojkanálovej predterminálnej kaskády s ochranou proti skratu;
prítomnosť logiky dvojitého potlačenia impulzov;
dostupnosť prostriedkov na korekciu symetrie výstupných napätí;
prítomnosť obmedzenia prúdu v širokom rozsahu napätí v bežnom režime, ako aj obmedzenie prúdu v každom období s vypnutím v núdzovom režime;
prítomnosť automatického riadenia s priamym prenosom;
zabezpečenie vypnutia pri poklese napájacieho napätia;
poskytovanie ochrany proti prepätiu;
zabezpečenie kompatibility s logikou TTL/CMOS;
poskytuje diaľkové zapínanie a vypínanie.
Obrázok 11. Riadiaci čip TL494 a jeho pinout.
V drvivej väčšine prípadov je ako riadiaci obvod pre uvažovanú triedu UPS použitý mikroobvod TL494CN, výrobca TEXAS INSTRUMENT (USA) (obr. 11). Implementuje väčšinu funkcií uvedených vyššie a vyrába ho množstvo zahraničných spoločností pod rôznymi názvami. Napríklad SHARP (Japonsko) vyrába čip IR3M02, FAIRCHILD (USA) - UA494, SAMSUNG (Kórea) - KA7500, FUJITSU (Japonsko) - MB3759 atď. Všetky tieto mikroobvody sú úplnými analógmi domáceho mikroobvodu KR1114EU4. Pozrime sa podrobne na zariadenie a fungovanie tohto riadiaceho čipu. Je špeciálne navrhnutý na ovládanie výkonovej časti UPS a obsahuje (obr. 12):
Obrázok 12. Funkčná schéma integrovaného obvodu TL494
Generátor pílového napätia DA6; frekvencia GPN je určená hodnotami odporu a kondenzátora pripojených k 5. a 6. svorkám a v uvažovanej triede PSU je vybraná približne 60 kHz;
stabilizovaný zdroj referenčného napätia DA5 (Uref=+5,OB) s externým výstupom (pin 14);
komparátor "mŕtva zóna" DA1;
PWM komparátor DA2;
zosilňovač chyby napätia DA3;
chybový zosilňovač pre prúdový limitný signál DA4;
dva výstupné tranzistory VT1 a VT2 s otvorenými kolektormi a žiaričmi;
dynamický push-pull D-spúšť v režime frekvenčného delenia po 2 - DD2;
pomocné logické prvky DD1 (2-OR), DD3 (2nd), DD4 (2nd), DD5 (2-OR-NOT), DD6 (2-OR-NOT), DD7 (NOT);
zdroj konštantného napätia s nominálnou hodnotou 0,1BDA7;
DC zdroj s nominálnou hodnotou 0,7mA DA8.
Riadiaci okruh prebehne, t.j. sekvencie impulzov sa objavia na pinoch 8 a 11, ak je na pin 12 privedené akékoľvek napájacie napätie, ktorého úroveň je v rozsahu od +7 do +40 V. Celá sada funkčných jednotiek tvoriacich TL494 IC môže byť podmienene rozdelené na digitálnu a analógovú časť (digitálne a analógové signálové cesty). Analógová časť obsahuje chybové zosilňovače DA3, DA4, komparátory DA1, DA2, generátor pílového napätia DA6, ako aj pomocné zdroje DA5, DA7, DA8. Všetky ostatné prvky vrátane výstupných tranzistorov tvoria digitálnu časť (digitálnu cestu).
Obrázok 13. Činnosť IC TL494 v nominálnom režime: U3, U4, U5 - napätia na pinoch 3, 4, 5.
Na začiatku zvážte fungovanie digitálnej cesty. Časové diagramy vysvetľujúce činnosť mikroobvodu sú znázornené na obr. 13. Z časových diagramov je zrejmé, že momenty výskytu výstupných riadiacich impulzov mikroobvodu, ako aj ich trvanie (diagramy 12 a 13) sú určené výstupným stavom logického prvku DD1 (diagram 5). ). Zvyšok "logiky" vykonáva len pomocnú funkciu rozdelenia výstupných impulzov DD1 na dva kanály. V tomto prípade je trvanie výstupných impulzov mikroobvodu určené trvaním otvoreného stavu jeho výstupných tranzistorov VT1, VT2. Keďže oba tieto tranzistory majú otvorené kolektory a žiariče, je možné ich zapojenie dvoma spôsobmi. Pri zapnutí podľa obvodu so spoločným emitorom sa výstupné impulzy odoberajú zo záťaže externého kolektora tranzistorov (z kolíkov 8 a 11 mikroobvodu) a samotné impulzy sú smerované rázmi smerom nadol z kladnej úrovne ( nábežné hrany impulzov sú záporné). Emitory tranzistorov (svorky 9 a 10 mikroobvodu) sú v tomto prípade spravidla uzemnené. Pri zapnutí podľa spoločného kolektorového obvodu sú externé záťaže pripojené k emitorom tranzistorov a výstupné impulzy, v tomto prípade smerované rázmi nahor (nábehové hrany impulzov sú kladné), sú odstránené z emitorov tranzistorov VT1. , VT2. Kolektory týchto tranzistorov sú pripojené na napájaciu zbernicu riadiaceho čipu (Upom).
Výstupné impulzy zostávajúcich funkčných jednotiek, ktoré tvoria digitálnu časť mikroobvodu TL494, smerujú nahor bez ohľadu na schému spínania mikroobvodu.
Spúšť DD2 je dynamická spúšť typu push-pull. Princíp jeho práce je nasledujúci. Na nábežnej (kladnej) hrane výstupného impulzu prvku DD1 sa do interného registra zaznamená stav vstupu D spúšťača DD2. Fyzicky to znamená, že sa prepne prvý z dvoch spúšťačov zahrnutých v DD2. Keď impulz na výstupe prvku DD1 skončí, potom druhý spúšťač v DD2 zapne zadnú (zápornú) hranu tohto impulzu a zmení sa stav výstupov DD2 (na výstupe Q sa objaví informácia načítaná zo vstupu D) . Tým sa eliminuje možnosť objavenia sa odblokovacieho impulzu na základe každého z tranzistorov VT1, VT2 dvakrát počas jedného obdobia. V skutočnosti, zatiaľ čo úroveň impulzu na vstupe spúšťača DD2 sa nezmenila, stav jeho výstupov sa nezmení. Preto sa impulz prenáša na výstup mikroobvodu cez jeden z kanálov, napríklad horný (DD3, DD5, VT1). Keď impulz na vstupe C skončí, spúšť DD2 prepne, uzamkne horný a odomkne spodný kanál (DD4, DD6, VT2). Preto sa nasledujúci impulz prichádzajúci na vstup C a vstupy DD5, DD6 prenesie na výstup mikroobvodu cez spodný kanál. Každý z výstupných impulzov prvku DD1 teda svojou zápornou hranou prepne spúšť DD2 a tým sa zmení kanál pre ďalší impulz. Preto je v referenčnom materiáli pre riadiaci mikroobvod uvedené, že architektúra mikroobvodu poskytuje potlačenie dvojitého impulzu, t.j. eliminuje výskyt dvoch odomykacích impulzov založených na tom istom tranzistore za periódu.
Pozrime sa podrobne na jedno obdobie prevádzky digitálnej cesty mikroobvodu.
Vzhľad odblokovacieho impulzu na základe výstupného tranzistora horného (VT1) alebo spodného (VT2) kanála je určený logikou prvkov DD5, DD6 ("2OR-NOT") a stavom prvkov DD3, DD4 ("2-AND"), ktorý je zase určený stavom spúšťača DD2.
Logika prvku 2-OR-NOT, ako viete, je taká, že na výstupe takéhoto prvku sa objaví vysokoúrovňové napätie (logická 1) v jedinom prípade, ak sú na oboch úrovniach nízkeho napätia (logická 0). svojich vstupov. Pri iných možných kombináciách vstupných signálov má výstup prvku 2 OR NOT nízku úroveň napätia (logická 0). Ak je teda na výstupe Q spúšťača DD2 logická 1 (moment ti diagramu 5 na obr. 13) a na výstupe /Q - logická 0, potom oba vstupy prvku DD3 (2I) budú mať logická 1 a teda logická 1 sa objaví na výstupe DD3, a teda na jednom zo vstupov prvku DD5 (2OR-NOT) horného kanála. Preto bez ohľadu na úroveň signálu prichádzajúceho na druhý vstup tohto prvku z výstupu prvku DD1 bude výstupný stav DD5 logický O a tranzistor VT1 zostane v uzavretom stave. Výstupný stav prvku DD4 bude logická 0, pretože logická 0 je prítomná na jednom zo vstupov DD4 a prichádza z výstupu /Q spúšťača DD2. Logická 0 z výstupu prvku DD4 sa privádza na jeden zo vstupov prvku DD6 a umožňuje prechod impulzu cez spodný kanál. Tento impulz kladnej polarity (logická 1) sa objaví na výstupe DD6, a teda na základe VT2 pre čas pauzy medzi výstupnými impulzmi prvku DD1 (t.j. pre čas, keď je na výstupe logická 0). DD1 - interval trt2 z diagramu 5 Obr. 13). Preto sa tranzistor VT2 otvorí a na jeho kolektore sa objaví impulz s rázom nadol z kladnej úrovne (v prípade zapnutia podľa obvodu spoločného emitora).
Začiatok nasledujúceho výstupného impulzu prvku DD1 (moment t2 diagramu 5 na obr. 13) nezmení stav prvkov digitálnej dráhy mikroobvodu, s výnimkou prvku DD6, na výstupe ktorého objaví sa logická 0, a preto sa tranzistor VT2 zatvorí. Ukončenie výstupného impulzu DD1 (čas ta) zmení stav výstupov spúšte DD2 na opačný (logická 0 - výstup Q, logická 1 - výstup /Q). Preto sa zmení stav výstupov prvkov DD3, DD4 (na výstupe DD3 - logická 0, na výstupe DD4 - logická 1). Pauza, ktorá začala práve teraz!3 na výstupe prvku DD1, umožní otvoriť tranzistor VT1 horného kanála. Logická 0 na výstupe prvku DD3 túto možnosť „potvrdí“ a zmení ju na skutočný vzhľad odblokovacieho impulzu založeného na tranzistore VT1. Tento impulz trvá až do okamihu U, po ktorom sa VT1 uzavrie a procesy sa opakujú.
Hlavnou myšlienkou činnosti digitálnej cesty mikroobvodu je teda to, že trvanie výstupného impulzu na kolíkoch 8 a 11 (alebo na kolíkoch 9 a 10) je určené trvaním prestávky medzi výstupné impulzy prvku DD1. Prvky DD3, DD4 definujú kanál pre prechod impulzu na nízkoúrovňový signál, ktorého výskyt sa strieda na výstupoch Q a /Q spúšťač DD2, riadený rovnakým prvkom DD1. Prvky DD5, DD6 sú nízkoúrovňové prispôsobovacie obvody.
Na dokončenie popisu funkčnosti mikroobvodu je potrebné poznamenať ešte jednu dôležitú vlastnosť. Ako je zrejmé z funkčnej schémy na obrázku, vstupy prvkov DD3, DD4 sú kombinované a privedené na kolík 13 mikroobvodu. Ak sa teda na kolík 13 použije logická 1, prvky DD3, DD4 budú fungovať ako opakovače informácií z výstupov Q a /Q spúšťača DD2. V tomto prípade budú prvky DD5, DD6 a tranzistory VT1, VT2 spínané s fázovým posunom o pol periódy, čím sa zabezpečí chod výkonovej časti UPS, postavenej na polomostovom obvode push-pull. Ak sa na pin 13 aplikuje logická 0, tak budú prvky DD3, DD4 zablokované, t.j. stav výstupov týchto prvkov sa nezmení (konštantná logika 0). Preto výstupné impulzy prvku DD1 ovplyvnia prvky DD5, DD6 rovnako. Prvky DD5, DD6 a tým aj výstupné tranzistory VT1, VT2 budú spínať bez fázového posunu (súčasne). Tento režim činnosti riadiaceho mikroobvodu sa používa, ak je výkonová časť UPS vyrobená podľa jednocyklového obvodu. V tomto prípade sú kolektory a emitory oboch výstupných tranzistorov mikroobvodu kombinované za účelom zosilnenia.
Ako "tvrdá" logická jednotka v push-pull obvodoch sa používa výstupné napätie
vnútorný zdroj mikroobvodu Uref (kolík 13 mikroobvodu je kombinovaný s kolíkom 14).
Teraz zvážte fungovanie analógovej cesty mikroobvodu.
Stav výstupu DD1 je určený výstupným signálom PWM komparátora DA2 (schéma 4) privádzaným na jeden zo vstupov DD1. Výstupný signál komparátora DA1 (schéma 2), privádzaný na druhý vstup DD1, neovplyvňuje v normálnej prevádzke stav výstupu DD1, ktorý je určený širšími výstupnými impulzmi PWM komparátora DA2.
Okrem toho je z diagramov na obr.13 vidieť, že pri zmenách napäťovej úrovne na neinvertujúcom vstupe komparátora PWM (schéma 3) sa šírka výstupných impulzov mikroobvodu (schéma 12, 13). ) sa bude úmerne meniť. V normálnej prevádzke je úroveň napätia na neinvertujúcom vstupe PWM komparátora DA2 určená iba výstupným napätím chybového zosilňovača DA3 (pretože presahuje výstupné napätie zosilňovača DA4), ktoré závisí od úrovne spätnoväzbový signál na jeho neinvertujúcom vstupe (pin 1 mikroobvodu). Preto, keď je spätnoväzbový signál privedený na kolík 1 mikroobvodu, šírka výstupných riadiacich impulzov sa bude meniť úmerne so zmenou úrovne tohto spätnoväzbového signálu, ktorý sa zase mení úmerne so zmenami v UPS. úroveň výstupného napätia, pretože. spätná väzba začína odtiaľ.
Časové intervaly medzi výstupnými impulzmi na kolíkoch 8 a 11 mikroobvodu, keď sú oba výstupné tranzistory VT1 a VT2 zatvorené, sa nazývajú "mŕtve zóny".
Komparátor DA1 sa nazýva komparátor "mŕtvej zóny", pretože definuje minimálne možné trvanie. Poďme si to vysvetliť podrobnejšie.
Z časových diagramov na obr. 13 vyplýva, že ak sa šírka výstupných impulzov komparátora PWM DA2 z nejakého dôvodu zníži, potom od určitej šírky týchto impulzov budú výstupné impulzy komparátora DA1 širšie ako výstupné impulzy PWM komparátora DA2 a začne určovať výstupný stav logického prvku DD1, a teda. šírka výstupných impulzov mikroobvodu. Inými slovami, komparátor DA1 obmedzuje šírku výstupných impulzov mikroobvodu na určitú maximálnu úroveň. Úroveň obmedzenia je určená potenciálom na neinvenčnom vstupe komparátora DA1 (pin 4 mikroobvodu) v ustálenom stave. Avšak na druhej strane potenciál na kolíku 4 určí rozsah nastavenia šírky výstupných impulzov mikroobvodu. Keď sa potenciál na kolíku 4 zvyšuje, tento rozsah sa zužuje. Najširší rozsah nastavenia sa dosiahne, keď je potenciál na kolíku 4 0.
V tomto prípade však existuje nebezpečenstvo, že šírka "mŕtvej zóny" sa môže rovnať 0 (napríklad v prípade výrazného zvýšenia prúdu odoberaného z UPS). To znamená, že riadiace impulzy na kolíkoch 8 a 11 mikroobvodu budú nasledovať priamo jeden po druhom. Preto môže nastať situácia známa ako „porucha stojana“. Vysvetľuje sa to zotrvačnosťou výkonových tranzistorov meniča, ktoré sa nemôžu okamžite otvoriť a zatvoriť. Preto, ak sa súčasne na bázu predtým otvoreného tranzistora privedie blokovací signál a na bázu uzavretého tranzistora (t.j. s nulovou „mŕtvou zónou“), dôjde k situácii vznikajú, keď jeden tranzistor ešte nie je uzavretý a druhý je už otvorený. Potom dôjde k poruche pozdĺž tranzistorového stojana polovičného mostíka, ktorý spočíva v prietoku prúdu cez oba tranzistory. Tento prúd, ako je možné vidieť z diagramu na obr. 5 obchádza primárne vinutie výkonového transformátora a je prakticky neobmedzený. Prúdová ochrana v tomto prípade nefunguje, pretože. prúdovým snímačom netečie prúd (v schéme nie je znázornený; konštrukcii a princípu činnosti použitých prúdových snímačov sa budeme podrobne venovať v ďalších častiach), čo znamená, že tento snímač nemôže dávať signál riadiacemu obvodu. Preto prietokový prúd dosiahne veľmi veľkú hodnotu vo veľmi krátkom časovom období. To vedie k prudkému zvýšeniu výkonu uvoľneného na oboch výkonových tranzistoroch a ich takmer okamžitému zlyhaniu (spravidla porucha). Okrem toho môžu byť mostíkové diódy výkonového usmerňovača deaktivované prúdovým rázom. Tento proces končí vypálením sieťovej poistky, ktorá svojou zotrvačnosťou nestihne ochrániť prvky obvodu, ale ochráni len primárnu sieť pred preťažením.
Preto riadiace napätie; dodávané do báz výkonových tranzistorov musia byť vytvorené tak, aby sa najskôr jeden z týchto tranzistorov spoľahlivo uzavrel a až potom sa otvoril druhý. Inými slovami, medzi riadiacimi impulzmi aplikovanými na bázy výkonových tranzistorov musí byť časový posun, ktorý sa nerovná nule ("mŕtva zóna"). Minimálne prípustné trvanie "mŕtvej zóny" je určené zotrvačnosťou tranzistorov používaných ako výkonové spínače.
Architektúra mikroobvodu umožňuje nastaviť hodnotu minimálneho trvania "mŕtvej zóny" pomocou potenciálu na kolíku 4 mikroobvodu. Tento potenciál sa nastavuje pomocou externého deliča pripojeného na zbernicu výstupného napätia vnútorného referenčného zdroja čipu Uref.
V niektorých verziách UPS takýto rozdeľovač nie je dostupný. To znamená, že po dokončení procesu mäkkého štartu (pozri nižšie) sa potenciál na kolíku 4 mikroobvodu stane 0. V týchto prípadoch sa minimálne možné trvanie "mŕtvej zóny" stále nestane 0, ale bude určené vnútorným zdrojom napätia DA7 (0, 1B), ktorý je pripojený kladným pólom na neinvertujúci vstup komparátora DA1 a na výstup 4 mikroobvodu - záporný. V dôsledku zahrnutia tohto zdroja sa teda šírka výstupného impulzu komparátora DA1, a teda šírka „mŕtvej zóny“, za žiadnych okolností nemôže rovnať 0, čo znamená, že „porucha stojana“ bude byť v zásade nemožné. Inými slovami, architektúra mikroobvodu má obmedzenie maximálneho trvania jeho výstupného impulzu (minimálne trvanie "mŕtvej zóny"). Ak je na pin 4 mikroobvodu pripojený delič, tak po mäkkom štarte sa potenciál tohto pinu nerovná 0, takže šírka výstupných impulzov komparátora DA1 je určená nielen interným zdrojom DA7. , ale aj zvyškovým (po ukončení procesu mäkkého štartu) potenciálom na kolíku 4. V tomto prípade sa však, ako bolo uvedené vyššie, dynamický rozsah nastavenia šírky PWM komparátora DA2 zužuje.
ŠTARTOVACIA SCHÉMA
Štartovací obvod je navrhnutý tak, aby získal napätie, ktoré by sa mohlo použiť na napájanie riadiaceho mikroobvodu, aby sa spustil po pripojení IVP k sieti. Uvedenie do prevádzky teda znamená v prvom rade spustenie riadiaceho mikroobvodu, bez ktorého normálnej činnosti nie je možná prevádzka pohonnej jednotky a celého obvodu UPS ako celku.
Štartovací okruh môže byť zostavený dvoma rôznymi spôsobmi:
so samobudením;
s nútenou stimuláciou.
Samobudiaci obvod sa používa napríklad v UPS GT-150W (obr. 14). Usmernené sieťové napätie Uep sa privádza na odporový delič R5, R3, R6, R4, ktorý je základňou pre oba výkonové kľúčové tranzistory Q1, Q2. Preto cez tranzistory pod vplyvom celkového napätia na kondenzátoroch C5, C6 (Uep) začne prúdiť základný prúd cez obvod (+) C5 - R5 - R7 - 6-e Q1 - R6 - R8 - 6-e Q2 - "spoločný vodič" primárnej strany - (-)C6.
Oba tranzistory sú týmto prúdom mierne otvorené. Výsledkom je, že cez sekcie kolektor-emitor oboch tranzistorov v obvodoch začnú pretekať prúdy vzájomne opačných smerov:
cez Q1: (+) C5 - zbernica + 310 V - k-e Q1 - 5-6 T1 -1-2 T2-C9- (-) C5.
cez Q2: (+) C6 - C9 - 2-1 T2 - 6-5 T1 - k-e Q2 - "spoločný vodič" primárnej strany - (-) C6.
Obrázok 14. Schéma spustenia samobudenia GT-150W.
Ak by boli oba prúdy pretekajúce dodatočnými (štartovacími) závitmi 5-6 T1 v opačných smeroch rovnaké, potom by výsledný prúd bol 0 a obvod by sa nemohol spustiť.
V dôsledku technologického rozšírenia prúdových ziskov tranzistorov Q1, Q2 je však jeden z týchto prúdov vždy väčší ako druhý, pretože tranzistory sú v rôznej miere otvorené. Preto výsledný prúd cez závity 5-6 T1 sa nerovná 0 a má jeden alebo druhý smer. Predpokladajme, že prúd dominuje cez tranzistor Q1 (t.j. Q1 je otvorenejší ako Q2), a preto prúd tečie v smere od kolíka 5 k kolíku 6 T1. Ďalšie úvahy sú založené na tomto predpoklade.
V záujme spravodlivosti je však potrebné poznamenať, že prúd cez tranzistor Q2 môže byť tiež prevládajúci a potom sa všetky procesy opísané nižšie budú vzťahovať na tranzistor Q2.
Tok prúdu cez závity 5-6 T1 spôsobuje výskyt EMF vzájomnej indukcie na všetkých vinutiach riadiaceho transformátora T1. V tomto prípade sa (+) EMF vyskytuje na kolíku 4 vzhľadom na kolík 5 a pod vplyvom tohto EMF prúdi cez obvod do základne Q1 ďalší prúd, ktorý ho otvára: 4 T1 - D7-R9-R7-6 -3 Q1 - 5 T1.
Súčasne sa na svorke 7 T1 objaví (-) EMF vzhľadom na svorku 8, t.j. polarita tohto emf sa ukáže ako blokujúca pre Q2 a zatvorí sa. Nasleduje pozitívna spätná väzba (POS). Jeho pôsobenie spočíva v tom, že so zvýšením prúdu cez kolektor-emitorovú sekciu Q1 a otáčkami 5-6 T1 pôsobí rastúce EMF na vinutie 4-5 T1, ktoré vytvára dodatočný základný prúd pre Q1 a otvára ho. ešte viac. Tento proces sa vyvíja ako lavína (veľmi rýchlo) a vedie k úplnému otvoreniu Q1 a uzamknutiu Q2. Cez otvorený Q1 a primárne vinutie 1-2 výkonového impulzného transformátora T2 začne prúdiť lineárne sa zvyšujúci prúd, ktorý spôsobí výskyt EMF impulzu vzájomnej indukcie na všetkých vinutiach T2. Impulz z vinutia 7-5 T2 nabije zásobník C22. Na C22 sa objaví napätie, ktoré je privedené ako napájanie na pin 12 riadiaceho čipu IC1 typu TL494 a na prispôsobovací stupeň. Mikroobvod sa spustí a na svojich svorkách 11, 8 generuje pravouhlé sekvencie impulzov, pomocou ktorých sa výkonové spínače Q1, Q2 začnú prepínať cez prispôsobovací stupeň (Q3, Q4, T1). Na všetkých vinutiach výkonového transformátora T2 sa objaví pulzný EMF nominálnej úrovne. Súčasne EMF z vinutí 3-5 a 7-5 neustále napája C22 a udržiava na ňom konštantnú úroveň napätia (asi + 27 V). Inými slovami, mikroobvod sa začne sám napájať pozdĺž spätnoväzbového krúžku (samonapájanie). Blok sa uvedie do prevádzky. Napájacie napätie mikroobvodu a prispôsobovacieho stupňa je pomocné, pôsobí iba vo vnútri bloku a zvyčajne sa nazýva Upom.
Tento obvod môže mať určité variácie, ako napríklad spínaný zdroj LPS-02-150XT (vyrobený na Taiwane) pre počítač Mazovia CM1914 (obr. 15). V tejto schéme sa počiatočný impulz pre vývoj procesu spúšťania získava pomocou samostatného polvlnového usmerňovača D1, C7, ktorý napája odporový delič, ktorý je základom pre výkonové spínače v prvom kladnom polcykle siete. . Tým sa urýchli proces spustenia, as k počiatočnému odblokovaniu jedného z kľúčov dochádza súbežne s nabíjaním vysokokapacitných vyhladzovacích kondenzátorov. Zvyšok obvodu funguje podobne ako ten, o ktorom sme hovorili vyššie.
Obrázok 15. Štartovací obvod s vlastným budením v spínanom zdroji LPS-02-150XT
Takáto schéma sa používa napríklad v UPS PS-200B od LING YIN GROUP (Taiwan).
Primárne vinutie špeciálneho štartovacieho transformátora T1 sa zapína pri polovičnom sieťovom napätí (pri menovitej hodnote 220V) alebo pri plnom napätí (pri menovitej hodnote 110V). Toto sa robí na základe toho, že amplitúda striedavého napätia na sekundárnom vinutí T1 by nezávisela od menovitej hodnoty napájacej siete. Cez primárne vinutie T1 pri zapnutí UPS prúdi do siete striedavý prúd. Na sekundárnom vinutí 3-4 T1 sa teda indukuje premenlivé sínusové EMF s frekvenciou napájacej siete. Prúd tečúci pod vplyvom tohto EMF je usmernený špeciálnym mostíkovým obvodom na diódach D3-D6 a vyhladený kondenzátorom C26. C26 je pridelené konštantné napätie cca 10-11V, ktoré je napájané ako napájanie pinu 12 riadiaceho čipu U1 typu TL494 a prispôsobovacieho stupňa. Paralelne s týmto procesom sa nabíjajú kondenzátory vyhladzovacieho filtra. Preto v čase, keď je na mikroobvod privedený výkon, je napájaný aj výkonový stupeň. Mikroobvod sa spustí a na svojich výstupoch 8, 11 začne generovať sekvencie pravouhlých impulzov, pomocou ktorých sa výkonové spínače začnú prepínať cez zodpovedajúcu kaskádu. V dôsledku toho sa objavia výstupné napätia bloku. Po vstupe do samonapájacieho režimu je mikroobvod vyrobený zo zbernice výstupného napätia +12V cez oddeľovaciu diódu D8. Pretože toto samonapájacie napätie je o niečo vyššie ako výstupné napätie usmerňovača D3-D5, diódy tohto štartovacieho usmerňovača sú zablokované a ďalej to neovplyvňuje činnosť obvodu.
Potreba spätnej väzby cez diódu D8 je voliteľná. V obvodoch niektorých UPS, kde sa používa nútené budenie, takéto zapojenie nie je. Riadiaci mikroobvod a prispôsobovací stupeň sú napájané z výstupu štartovacieho usmerňovača počas celej doby prevádzky. Úroveň zvlnenia na zbernici Upom je však v tomto prípade o niečo vyššia, ako keď je mikroobvod napájaný zo zbernice výstupného napätia +12V.
Keď zhrnieme popis schém spustenia, môžeme si všimnúť hlavné črty ich konštrukcie. V samobudiacom obvode sú výkonové tranzistory spočiatku spínané, čo vedie k vzhľadu napájacieho napätia mikroobvodu Upom. V obvode núteného budenia sa najskôr získa Upom a v dôsledku toho sa prepnú výkonové tranzistory. Okrem toho v obvodoch s vlastným budením je napätie Upom zvyčajne okolo +26V a v obvodoch s núteným budením je zvyčajne okolo +12V.
Obvod núteného budenia (so samostatným transformátorom) je na obr.16.
Obrázok 16. Schéma spustenia s núteným budením spínaného zdroja PS-200B (LING YIN GROUP).
ZHODNÁ KASKÁDA
Prispôsobovací stupeň sa používa na prispôsobenie a oddelenie výkonného výstupného stupňa od riadiacich obvodov s nízkym výkonom.
Praktické schémy na vytvorenie párovacieho stupňa v rôznych UPS možno rozdeliť do dvoch hlavných možností:
tranzistorová verzia, kde sa ako kľúče používajú externé diskrétne tranzistory;
beztranzistorová verzia, kde sú ako kľúče použité výstupné tranzistory samotného riadiaceho čipu VT1, VT2 (v integrovanom prevedení).
Okrem toho ďalšou vlastnosťou, podľa ktorej je možné klasifikovať zodpovedajúce stupne, je spôsob ovládania výkonových tranzistorov meniča s polovičným mostíkom. Na tomto základe možno všetky zodpovedajúce kaskády rozdeliť na:
kaskády so spoločným riadením, kde sú oba výkonové tranzistory riadené pomocou jedného pre nich spoločného riadiaceho transformátora, ktorý má jedno primárne a dve sekundárne vinutia;
kaskády so samostatným riadením, kde každý z výkonových tranzistorov je riadený pomocou samostatného transformátora, t.j. v prispôsobovacom stupni sú dva riadiace transformátory.
Na základe oboch klasifikácií možno fázu zhody vykonať jedným zo štyroch spôsobov:
tranzistor so spoločným riadením;
tranzistorové so samostatným riadením;
beztranzistorové so spoločným riadením;
beztranzistorový so samostatným riadením.
Tranzistorové stupne s oddeleným riadením sa používajú zriedka, alebo sa nepoužívajú vôbec. S takýmto stelesnením pasujúcej kaskády sa autori nemali šancu stretnúť. Ďalšie tri možnosti sú viac-menej bežné.
Vo všetkých variantoch sa komunikácia s výkonovým stupňom uskutočňuje transformátorovou metódou.
V tomto prípade transformátor vykonáva dve hlavné funkcie: prúdové zosilnenie riadiaceho signálu (v dôsledku útlmu napätia) a galvanické oddelenie. Galvanické oddelenie je nevyhnutné, pretože riadiaci čip a zodpovedajúci stupeň sú na sekundárnej strane a výkonový stupeň je na primárnej strane UPS.
Uvažujme o fungovaní každého z uvedených variantov fázy párovania na konkrétnych príkladoch.
V tranzistorovom obvode so spoločným riadením je ako prispôsobovací stupeň použitý push-pull transformátorový výkonový predzosilňovač na báze tranzistorov Q3 a Q4 (obr. 17).
Obrázok 17. Prispôsobovací stupeň spínaného zdroja KYP-150W (tranzistorový obvod so spoločným riadením).
Obrázok 18. Skutočný tvar impulzov na kolektoroch
Prúdy cez diódy D7 a D9, tečúce vplyvom magnetickej energie uloženej v jadre DT, majú tvar klesajúcej exponenciály. V jadre DT počas toku prúdov cez diódy D7 a D9 pôsobí meniaci sa (klesajúci) magnetický tok, ktorý spôsobuje výskyt EMF impulzov na jeho sekundárnych vinutiach.
Dióda D8 eliminuje vplyv prispôsobovacieho stupňa na riadiaci čip cez spoločnú napájaciu zbernicu.
Iný typ tranzistorového prispôsobovacieho stupňa so všeobecným riadením je použitý v spínanom zdroji ESAN ESP-1003R (obr. 19). Prvou vlastnosťou tejto možnosti je, že výstupné tranzistory VT1, VT2 mikroobvodu sú zahrnuté ako emitorové sledovače. Výstupné signály sa odoberajú z kolíkov 9, 10 mikroobvodu. Rezistory R17, R16 a R15, R14 sú záťaže emitorov tranzistorov VT1 a VT2. Rovnaké odpory tvoria základné deliče pre tranzistory Q3, Q4, ktoré pracujú v kľúčovom režime. Kapacity C13 a C12 nútia a pomáhajú urýchliť spínacie procesy tranzistorov Q3, Q4. Druhou charakteristickou črtou tejto kaskády je, že primárne vinutie riadiaceho transformátora DT nemá výstup zo stredu a je zapojené medzi kolektory tranzistorov Q3, Q4. Keď sa výstupný tranzistor VT1 riadiaceho čipu otvorí, ukáže sa, že je napájaný napätím Upom, deličom R17, R16, ktorý je základom pre tranzistor Q3. Preto cez riadiaci prechod Q3 preteká prúd a ten sa otvára. Urýchlenie tohto procesu uľahčuje vynucovacia kapacita C13, ktorá zabezpečuje prívod odblokovacieho prúdu do bázy Q3, ktorý je 2-2,5 krát vyšší ako ustálená hodnota. Výsledkom otvorenia Q3 je, že primárne vinutie 1-2 DT je svojou svorkou 1 pripojené k telu. Pretože je druhý tranzistor Q4 zablokovaný, cez primárne vinutie DT začne pretekať rastúci prúd cez obvod: Upom - R11 - 2-1 DT - to-e Q3 - puzdro.
Obrázok 19. ESP-1003R spínaný napájací stupeň prispôsobenia ESAN ELECTRONIC CO., LTD (spoločný riadiaci tranzistorový obvod).
Na sekundárnych vinutiach 3-4 a 5-6 DT sa objavujú obdĺžnikové impulzy EMF. Smer vinutia sekundárnych vinutí DT je odlišný. Preto jeden z výkonových tranzistorov (nie je znázornený na diagrame) dostane otvárací základný impulz a druhý dostane uzatvárací impulz. Keď sa náhle zatvorí VT1 riadiaceho čipu, zatvorí sa po ňom náhle aj Q3. Zrýchlenie procesu zatvárania uľahčuje vynucovacia kapacita C13, ktorej napätie je privedené na prechod báza-emitor Q3 v závernej polarite. Potom pokračuje „mŕtva zóna“, keď sú oba výstupné tranzistory mikroobvodu zatvorené. Ďalej sa otvorí výstupný tranzistor VT2, čo znamená, že delič R15, R14, základňa pre druhý tranzistor Q4, je napájaný napätím Upom. Preto sa Q4 otvorí a primárne vinutie 1-2 DT sa ukáže byť pripojené k telu druhým koncom (kolík 2), preto cez neho začne pretekať rastúci prúd v smere opačnom ako v predchádzajúcom prípade pozdĺž obvodu. : Upom -R10- 1-2 DT - to-e Q4 - "rám".
Preto sa zmení polarita impulzov na sekundárnych vinutiach DT a otvárací impulz prijme druhý výkonový tranzistor a na základe prvého bude pôsobiť uzatvárací impulz polarity. Keď sa VT2 riadiaceho čipu náhle zatvorí, Q4 sa po ňom tiež náhle uzavrie (pomocou zosilňovacej kapacity C12). Potom opäť pokračuje "mŕtva zóna", po ktorej sa procesy opakujú.
Hlavnou myšlienkou fungovania tejto kaskády je teda to, že premenlivý magnetický tok v jadre DT je možné získať vďaka skutočnosti, že primárne vinutie DT je spojené s puzdrom jedným alebo druhým svojim koncom. Preto ním preteká striedavý prúd bez konštantnej zložky s unipolárnym napájaním.
V beztranzistorových verziách prispôsobovacích stupňov UPS sa ako tranzistory prispôsobovacieho stupňa, ako bolo uvedené vyššie, používajú výstupné tranzistory VT1, VT2 riadiaceho mikroobvodu. V tomto prípade neexistujú žiadne diskrétne tranzistory zodpovedajúceho stupňa.
Bežný riadiaci beztranzistorový obvod sa používa napríklad v obvode UPS PS-200V. Výstupné tranzistory mikroobvodu VT1, VT2 sú pozdĺž kolektorov zaťažené primárnymi polovičnými vinutiami DT transformátora (obr. 20). Napájanie sa privádza do stredu primárneho vinutia DT.
Obrázok 20. Prispôsobovací stupeň spínaného zdroja PS-200B (beztranzistorový obvod so spoločným riadením).
Pri otvorení tranzistora VT1 preteká stúpajúci prúd cez tento tranzistor a polovičné vinutie 1-2 riadiaceho transformátora DT. Na sekundárnych vinutiach DT sa objavujú riadiace impulzy, ktoré majú takú polaritu, že jeden z výkonových tranzistorov meniča sa otvára a druhý zatvára. Na konci impulzu sa VT1 náhle uzavrie, prúd cez polovičné vinutie 1-2 DT prestane prúdiť, preto EMF zmizne na sekundárnych vinutiach DT, čo vedie k uzavretiu výkonových tranzistorov. Potom pokračuje „mŕtva zóna“, keď sú oba výstupné tranzistory VT1, VT2 mikroobvodu zatvorené a prúd netečie cez primárne vinutie DT. Ďalej sa otvorí tranzistor VT2 a prúd, ktorý sa časom zvyšuje, preteká cez tento tranzistor a polovičné vinutie 2-3 DT. Magnetický tok vytvorený týmto prúdom v jadre DT má opačný smer ako v predchádzajúcom prípade. Preto sa na sekundárnych vinutiach DT indukujú EMF s opačnou polaritou ako v predchádzajúcom prípade. V dôsledku toho sa otvorí druhý tranzistor polomostíkového meniča a na základe prvého má impulz polaritu, ktorá ho zatvára. Keď sa VT2 riadiaceho čipu zatvorí, prúd cez neho a primárne vinutie DT sa zastaví. Preto EMF zmizne na sekundárnych vinutiach DT a výkonové tranzistory meniča sú opäť zatvorené. Potom opäť pokračuje "mŕtva zóna", po ktorej sa procesy opakujú.
Hlavnou myšlienkou vybudovania tejto kaskády je, že striedavý magnetický tok v jadre riadiaceho transformátora možno získať napájaním do stredu primárneho vinutia tohto transformátora. Preto prúdy prechádzajú polovičnými vinutiami s rovnakým počtom závitov v rôznych smeroch. Keď sú oba výstupné tranzistory mikroobvodu uzavreté ("mŕtve zóny"), magnetický tok v jadre DT je rovný 0. Striedavé zapínanie tranzistorov spôsobuje, že magnetický tok sa striedavo objavuje v jednom alebo druhom polovičnom vinutí. Výsledný magnetický tok v jadre je premenlivý.
Posledná z týchto odrôd (beztranzistorový obvod so samostatným riadením) sa používa napríklad v počítačoch UPS Appis (Peru). V tomto obvode sú dva riadiace transformátory DT1, DT2, ktorých primárne polovičné vinutia sú kolektorové záťaže pre výstupné tranzistory mikroobvodu (obr. 21). V tejto schéme je každý z dvoch výkonových spínačov ovládaný cez samostatný transformátor. Napájanie je privádzané do kolektorov výstupných tranzistorov mikroobvodu zo spoločnej zbernice Upom cez stredy primárnych vinutí riadiacich transformátorov DT1, DT2.
Diódy D9, D10 s príslušnými časťami primárnych vinutí DT1, DT2 tvoria obvody demagnetizácie jadra. Venujme sa tejto problematike podrobnejšie.
Obrázok 21. Prispôsobovací stupeň spínaného zdroja "Appis" (beztranzistorový obvod so samostatným riadením).
Prispôsobovací stupeň (obr. 21) sú v podstate dva nezávislé jednocyklové dopredné meniče, pretože otvárací prúd tečie do bázy výkonového tranzistora počas otvoreného stavu prispôsobeného tranzistora, t.j. prispôsobenie a k nemu pripojený výkonový tranzistor cez transformátor sú súčasne otvorené. V tomto prípade oba impulzné transformátory DT1, DT2 pracujú s konštantnou prúdovou zložkou primárneho vinutia, t.j. s nútenou magnetizáciou. Ak sa neprijmú žiadne špeciálne opatrenia na demagnetizáciu jadier, vstúpia do magnetickej saturácie počas niekoľkých období prevádzky meniča, čo povedie k výraznému zníženiu indukčnosti primárnych vinutí a poruche spínacích tranzistorov VT1, VT2. Zvážte procesy, ktoré sa vyskytujú v prevodníku na tranzistore VT1 a transformátore DT1. Keď sa tranzistor VT1 otvorí, preteká ním lineárne rastúci prúd a primárne vinutie 1-2 DT1 cez obvod: Upom -2-1 DT1 - to-e VT1 - "prípad".
Keď odblokovací impulz na základni VT1 skončí, náhle sa zatvorí. Prúd cez vinutie 1-2 DT1 sa zastaví. EMF na demagnetizačnom vinutí 2-3 DT1 však súčasne mení polaritu a cez toto vinutie a diódu D10 preteká prúd demagnetizačného jadra DT1 cez obvod: 2 DT1 - Upom - C9 - "puzdro" - D10-3DT1 .
Tento prúd lineárne klesá, t.j. derivácia magnetického toku cez jadro DT1 zmení znamienko a jadro sa demagnetizuje. Počas tohto spätného cyklu sa teda prebytočná energia uložená v jadre DT1 počas otvoreného stavu tranzistora VT1 vracia späť do zdroja (nabíja sa akumulačný kondenzátor C9 zbernice Upom).
Táto implementácia fázy párovania je však najmenej preferovaná, pretože oba transformátory DT1, DT2 pracujú s nedostatočným využitím indukcie a s jednosmernou prúdovou zložkou primárneho vinutia. Remagnetizácia jadier DT1, DT2 prebieha podľa konkrétneho cyklu, ktorý pokrýva iba kladné hodnoty indukcie. Z tohto dôvodu sa magnetické toky v jadrách ukážu ako pulzujúce, t.j. obsahujú konštantnú zložku. To vedie k nadhodnoteniu váhových a rozmerových parametrov transformátorov DT1, DT2 a navyše oproti iným variantom prispôsobovacieho stupňa sú tu potrebné dva transformátory namiesto jedného.
ZAPNITE NAPÁJACÍ ZDROJ NA TL494 A IR2110
Väčšina automobilových a sieťových meničov napätia je založená na špecializovanom ovládači TL494 a keďže je to hlavný, nebolo by fér nehovoriť v krátkosti o princípe jeho fungovania.
Regulátor TL494 je plastové puzdro DIP16 (existujú možnosti v rovinnom puzdre, ale v týchto prevedeniach sa nepoužíva). Funkčná schéma regulátora je na obr.1.
Obrázok 1 - Bloková schéma čipu TL494.
Ako je zrejmé z obrázku, mikroobvod TL494 má veľmi vyvinuté riadiace obvody, čo umožňuje zostaviť prevodníky na jeho základe pre takmer akékoľvek požiadavky, ale najprv niekoľko slov o funkčných jednotkách regulátora.
ION a podpäťové ochranné obvody.
Obvod sa zapne, keď napájanie dosiahne prahovú hodnotu 5,5...7,0 V (typická hodnota 6,4V). Až do tohto bodu interné riadiace zbernice znemožňujú činnosť generátora a logickej časti obvodu. Prúd naprázdno pri napájacom napätí +15V (výstupné tranzistory sú vypnuté) nie viac ako 10 mA. ION +5V (+4,75..+5,25 V, stabilizácia výstupu nie horšia ako +/- 25mV) poskytuje výstupný prúd do 10 mA. ION je možné zosilniť iba pomocou npn-emitorového sledovača (pozri TI strany 19-20), ale napätie na výstupe takéhoto "stabilizátora" bude silne závisieť od záťažového prúdu.
Generátor generuje na časovacom kondenzátore Ct (pin 5) pílovité napätie 0..+3.0V (amplitúda nastavená ION) pre TL494 Texas Instruments a 0...+2.8V pre TL494 Motorola (čo môžeme očakávať od iných?) , respektíve pre TI F = 1,0/(RtCt), pre Motorolu F = 1,1/(RtCt).
Prípustné prevádzkové frekvencie
od 1 do 300 kHz, pričom odporúčaný rozsah je Rt = 1...500kΩ, Ct=470pF...10uF. V tomto prípade je typický teplotný drift frekvencie (samozrejme bez zohľadnenia driftu pripojených komponentov) +/-3% a frekvenčný drift v závislosti od napájacieho napätia je v rámci 0,1% v celom povolenom rozsahu. .
Na vzdialené vypnutie
generátora, môžete použiť externý kľúč na uzavretie vstupu Rt (6) k výstupu ION, alebo - uzavretie Ct k zemi. Samozrejme, pri výbere Rt, Ct treba brať do úvahy zvodový odpor otvoreného spínača.
Vstup riadenia pokojovej fázy
(pracovný cyklus) cez komparátor pokojovej fázy nastaví požadovanú minimálnu pauzu medzi impulzmi v ramenách obvodu. Je to potrebné na zabránenie prechodu prúdu vo výkonových stupňoch mimo IC a na stabilnú prevádzku spúšte - čas spínania digitálnej časti TL494 je 200 ns. Výstupný signál sa aktivuje, keď píla na Ct prekročí napätie na riadiacom vstupe 4 (DT). Pri taktovacích frekvenciách do 150 kHz pri nulovom riadiacom napätí pokojová fáza = 3 % periódy (ekvivalentný posun riadiaceho signálu 100..120 mV), pri vysokých frekvenciách zabudovaná korekcia predlžuje pokojovú fázu na 200.. 300 ns.
Pomocou vstupného obvodu DT je možné nastaviť pevnú pokojovú fázu (delič R-R), režim mäkkého štartu (R-C), diaľkové vypnutie (kľúč), a tiež použiť DT ako lineárny riadiaci vstup. Vstupný obvod je tvorený pnp tranzistormi, takže vstupný prúd (až 1,0 uA) tečie z IO a netečie do neho. Prúd je pomerne veľký, preto by ste sa mali vyhýbať odporom s vysokým odporom (nie viac ako 100 kOhm). Pozrite si TI, strana 23, kde nájdete príklad prepäťovej ochrany pomocou 3-kolíkovej zenerovej diódy TL430 (431).
Chybové zosilňovače
- v skutočnosti operačné zosilňovače s jednosmerným napätím Ku=70..95dB (60 dB pre skoré série), Ku=1 pri 350 kHz. Vstupné obvody sú zostavené na pnp tranzistoroch, takže vstupný prúd (až 1,0 µA) vyteká z IO a netečie do neho. Prúd je dostatočne veľký pre operačný zosilňovač, predpätie je tiež (do 10 mV), takže by ste sa mali vyhnúť vysokoodporovým odporom v riadiacich obvodoch (nie viac ako 100 kOhm). Ale vďaka použitiu pnp vstupov je rozsah vstupného napätia od -0,3V do Vsupply-2V
Pri použití RC frekvenčne závislého OS treba pamätať na to, že výstup zosilňovačov je v skutočnosti jednostranný (sériová dióda!), Takže nabíjanie kapacity (hore) ho nabije a dole - bude to trvať dlho vybiť. Napätie na tomto výstupe je v rozsahu 0..+3,5V (o niečo viac ako je amplitúda generátora), potom napäťový koeficient prudko klesá a pri cca 4,5V na výstupe sa zosilňovače sýtia. Podobne by sa malo vyhnúť rezistorom s nízkym odporom vo výstupnom obvode zosilňovačov (slučky OS).
Zosilňovače nie sú navrhnuté tak, aby fungovali v rámci jedného cyklu pracovnej frekvencie. Pri oneskorení šírenia signálu vo vnútri zosilňovača 400 ns sú na to príliš pomalé a logika ovládania spúšťača to neumožňuje (na výstupe by boli bočné impulzy). V skutočných obvodoch PN sa medzná frekvencia obvodu OS volí rádovo 200-10000 Hz.
Logika riadenia spúšte a výstupu
- S napájacím napätím aspoň 7V, ak je napätie píly na generátore väčšie ako na riadiacom vstupe DT a ak je napätie píly väčšie ako na niektorom z chybových zosilňovačov (berúc do úvahy zabudované prahové hodnoty a posuny) - výstup obvodu je povolený. Keď sa generátor resetuje z maxima na nulu, výstupy sa deaktivujú. Spúšť s dvojfázovým výstupom rozdeľuje frekvenciu na polovicu. Pri logickej 0 na vstupe 13 (výstupný režim) sú spúšťacie fázy kombinované pomocou OR a sú privádzané súčasne na oba výstupy, s logickou 1 sú privádzané parafázou na každý výstup samostatne.
Výstupné tranzistory
- npn Darlingtons so zabudovanou tepelnou ochranou (ale bez prúdovej ochrany). Minimálny pokles napätia medzi kolektorom (zvyčajne uzavretým na kladnej zbernici) a emitorom (pri záťaži) je teda 1,5 V (typické pri 200 mA) a v obvode so spoločným emitorom je o niečo lepší, typický 1,1 V. Maximálny výstupný prúd (s jedným otvoreným tranzistorom) je obmedzený na 500 mA, maximálny výkon pre celý kryštál je 1W.
Spínané zdroje postupne nahrádzajú svojich tradičných príbuzných vo zvukovej technike, keďže ekonomicky aj celkovo vyzerajú podstatne atraktívnejšie. Rovnaký faktor, ktorým spínané zdroje prispievajú k skresleniu zosilňovača, a to výskyt ďalších podtónov, už stráca svoj význam najmä z dvoch dôvodov - moderná základňa prvkov umožňuje navrhnúť meniče s frekvenciou konverzie výrazne vyššou ako 40 kHz , preto modulácia napájacieho zdroja zavedená napájacím zdrojom bude v ultrazvuku. Vyššia výkonová frekvencia sa navyše oveľa ľahšie odfiltruje a použitie dvoch LC filtrov v tvare L v napájacích obvodoch už dostatočne vyhladzuje zvlnenie na týchto frekvenciách.
V tomto sude medu je samozrejme aj mucha - cenový rozdiel medzi typickým zdrojom pre koncový zosilňovač a spínaným sa stáva citeľnejším s nárastom výkonu tohto agregátu, t.j. čím výkonnejší je zdroj, tým je výnosnejší v porovnaní s jeho typickým náprotivkom.
A to nie je všetko. Pri použití spínaných zdrojov je potrebné dodržať pravidlá pre montáž vysokofrekvenčných zariadení, a to použitie prídavných tienenia, prívod spoločného vodiča k chladičom výkonovej časti, ako aj správne zapojenie uzemnenie a pripojenie tieniacich opletení a vodičov.
Po malej lyrickej odbočke o vlastnostiach spínaných zdrojov pre výkonové zosilňovače, skutočná schéma zapojenia 400W napájacieho zdroja:
Obrázok 1. Schéma spínaného zdroja pre výkonové zosilňovače do 400W
Zväčšiť v dobrej kvalite
Riadiaci ovládač v tomto zdroji je TL494. Na túto úlohu samozrejme existujú modernejšie integrované obvody, ale tento konkrétny ovládač používame z dvoch dôvodov - je veľmi ľahké ho získať. U vyrábaných napájacích zdrojov TL494 od Texas Instruments sa pomerne dlho nezistili žiadne kvalitatívne problémy. Chybový zosilňovač je pokrytý OOS, čo umožňuje dosiahnuť pomerne veľký koeficient. stabilizácia (pomer rezistorov R4 a R6).
Po radiči TL494 je tu polomostíkový budič IR2110, ktorý vlastne ovláda hradla výkonových tranzistorov. Použitie ovládača umožnilo opustiť prispôsobený transformátor, ktorý je široko používaný v počítačových zdrojoch. Ovládač IR2110 je naložený na rolety cez reťaze R24-VD4 a R25-VD5, čím sa urýchľuje zatváranie terénnych pracovníkov.
Výkonové spínače VT2 a VT3 pracujú na primárnom vinutí výkonového transformátora. Stred potrebný na získanie striedavého napätia v primárnom vinutí transformátora tvoria prvky R30-C26 a R31-C27.
Niekoľko slov o algoritme spínaného zdroja napájania na TL494:
V momente pridania sieťového napätia 220 V sú kapacity primárnych výkonových filtrov C15 a C16 infikované cez odpory R8 a R11, čo neumožňuje preťaženie diolového mostíka VD skratovým prúdom úplne vybitého. C15 a C16. Súčasne sa kondenzátory C1, C3, C6, C19 nabíjajú cez linku rezistorov R16, R18, R20 a R22, stabilizátor 7815 a rezistor R21.
Akonáhle napätie na kondenzátore C6 dosiahne 12 V, zenerova dióda VD1 "prerazí" a začne cez ňu pretekať prúd, ktorý nabíja kondenzátor C18 a akonáhle kladná svorka tohto kondenzátora dosiahne hodnotu dostatočnú na otvorenie tyristor VS2 sa otvorí. Tým sa zopne relé K1, ktoré svojimi kontaktmi odsunie prúd obmedzujúce odpory R8 a R11. Okrem toho rozopnutý tyristor VS2 otvorí tranzistor VT1 do regulátora TL494 a polomostíka IR2110. Regulátor prejde do režimu mäkkého štartu, ktorého trvanie závisí od hodnôt R7 a C13.
Počas mäkkého štartu sa trvanie impulzov, ktoré otvárajú výkonové tranzistory, postupne zvyšuje, čím sa postupne nabíjajú sekundárne výkonové kondenzátory a obmedzuje sa prúd cez usmerňovacie diódy. Trvanie sa zvyšuje, kým množstvo sekundárneho výkonu nie je dostatočné na zapnutie LED optočlena IC1. Hneď ako jas LED optočlena postačuje na otvorenie tranzistora, trvanie impulzu sa prestane zvyšovať (obrázok 2).
Obrázok 2. Režim mäkkého štartu.
Tu je potrebné poznamenať, že trvanie mäkkého štartu je obmedzené, pretože prúd prechádzajúci cez odpory R16, R18, R20, R22 nestačí na napájanie regulátora TL494, ovládača IR2110 a zapnutého vinutia relé - napájanie napätie týchto mikroobvodov začne klesať a čoskoro klesne na hodnotu, pri ktorej TL494 prestane generovať riadiace impulzy. A tesne pred týmto momentom by mal byť režim mäkkého štartu ukončený a menič by mal vstúpiť do normálneho režimu prevádzky, pretože hlavné napájanie regulátora TL494 a ovládača IR2110 sa získava z výkonového transformátora (VD9, VD10 - usmerňovač s stredový bod, R23-C1-C3 - RC filter, IC3 je 15 V stabilizátor) a preto majú kondenzátory C1, C3, C6, C19 také vysoké hodnoty - musia držať napájanie regulátora, kým sa nevráti do normálnej prevádzky .
TL494 stabilizuje výstupné napätie zmenou trvania riadiacich impulzov výkonových tranzistorov na konštantnej frekvencii - Pulse Width Modulation - PWM. To je možné len vtedy, ak je hodnota sekundárneho napätia výkonového transformátora vyššia ako požadovaná na výstupe stabilizátora aspoň o 30 %, maximálne však o 60 %.
Obrázok 3. Princíp činnosti PWM stabilizátora.
Keď sa záťaž zvyšuje, výstupné napätie začne klesať, LED optočlena IC1 začne slabšie svietiť, optočlenový tranzistor sa uzavrie, čím sa zníži napätie na chybovom zosilňovači a tým sa predĺži trvanie riadiacich impulzov, kým efektívne napätie nedosiahne stabilizačnú hodnotu. (Obrázok 3). Keď sa záťaž zníži, napätie sa začne zvyšovať, LED optočlena IC1 začne jasnejšie svietiť, čím sa otvorí tranzistor a skráti sa trvanie riadiacich impulzov, až kým hodnota efektívnej hodnoty výstupného napätia neklesne na stabilizovaná hodnota. Hodnota stabilizovaného napätia je regulovaná ladiacim odporom R26.
Treba si uvedomiť, že regulátor TL494 nereguluje dĺžku trvania každého impulzu v závislosti od výstupného napätia, ale iba priemernú hodnotu, t.j. meracia časť má určitú zotrvačnosť. Avšak aj pri inštalovaných kondenzátoroch v sekundárnom napájacom zdroji s kapacitou 2200 uF výpadky napájania pri špičkovom krátkodobom zaťažení nepresahujú 5%, čo je pre zariadenia triedy HI-FI celkom prijateľné. Kondenzátory zvyčajne vkladáme do sekundárneho napájacieho zdroja 4700 uF, čo poskytuje spoľahlivú rezervu pre špičkové hodnoty a použitie skupinovej stabilizačnej tlmivky vám umožňuje ovládať všetky 4 výstupné napájacie napätia.
Tento spínaný zdroj je vybavený ochranou proti preťaženiu, ktorej meracím prvkom je prúdový transformátor TV1. Akonáhle prúd dosiahne kritickú hodnotu, tyristor VS1 otvorí a odpojí napájanie koncového stupňa regulátora. Riadiace impulzy zmiznú a zdroj prejde do pohotovostného režimu, ktorý môže byť v pohotovostnom režime pomerne dlho, keďže tyristor VS2 zostáva naďalej otvorený - prúd pretekajúci cez odpory R16, R18, R20 a R22 stačí na to, aby nechajte to otvorené. Ako vypočítať prúdový transformátor.
Pre uvedenie zdroja z pohotovostného režimu je potrebné stlačiť tlačidlo SA3, čím sa tyristor VS2 svojimi kontaktmi prepne, prestane cez neho pretekať prúd a ten sa uzavrie. Hneď ako sa kontakty SA3 otvoria, tranzistor VT1 sa sám zatvorí a odpojí napájanie z ovládača a ovládača. Riadiaci obvod sa teda prepne do režimu minimálnej spotreby - tyristor VS2 je zopnutý, preto je relé K1 vypnuté, tranzistor VT1 je zopnutý, preto sú regulátor a budič bez napätia. Kondenzátory C1, C3, C6 a C19 sa začnú nabíjať a akonáhle napätie dosiahne 12 V, otvorí sa tyristor VS2 a spustí sa spínaný zdroj.
V prípade potreby prepnite zdroj do pohotovostného režimu, môžete použiť tlačidlo SA2, po stlačení dôjde k prepojeniu bázy a emitoru tranzistora VT1. Tranzistor sa zatvorí a vypne regulátor a budič. Zmiznú riadiace impulzy a zmiznú aj sekundárne napätia. Napájanie z relé K1 však nebude odpojené a menič sa nereštartuje.
Tento obvod vám umožňuje zostaviť napájacie zdroje od 300-400 W do 2000 W, samozrejme, že niektoré prvky obvodu budú musieť byť vymenené, pretože podľa svojich parametrov jednoducho nevydržia veľké zaťaženie.
Pri montáži výkonnejších možností by ste mali venovať pozornosť kondenzátorom vyhladzovacích filtrov primárneho zdroja C15 a C16. Celková kapacita týchto kondenzátorov musí byť úmerná výkonu napájacieho zdroja a zodpovedať podielu 1 W výstupného výkonu meniča napätia zodpovedá 1 μF kapacite primárneho výkonového filtračného kondenzátora. Inými slovami, ak je napájací zdroj 400 W, potom by sa mali použiť kondenzátory 2 220 uF, ak je výkon 1 000 W, potom je potrebné nainštalovať kondenzátory 2 470 uF alebo dva kondenzátory 680 uF.
Táto požiadavka má dva účely. Najprv sa zníži zvlnenie primárneho napájacieho napätia, čo uľahčuje stabilizáciu výstupného napätia. Po druhé, použitie dvoch kondenzátorov namiesto jedného uľahčuje prácu samotného kondenzátora, pretože elektrolytické kondenzátory série TK sa dajú oveľa ľahšie získať a nie sú úplne určené na použitie vo vysokofrekvenčných napájacích zdrojoch - vnútorný odpor je príliš vysoká a pri vysokých frekvenciách sa tieto kondenzátory zahrievajú. Použitím dvoch kusov sa zníži vnútorný odpor a výsledné zahrievanie je už rozdelené medzi dva kondenzátory.
Pri použití ako výkonové tranzistory IRF740, IRF840, STP10NK60 a podobné (podrobnejšie informácie o najbežnejšie používaných tranzistoroch v sieťových meničoch nájdete v tabuľke v spodnej časti stránky) môžete diódy VD4 a VD5 úplne odmietnuť a znížiť hodnoty rezistorov R24 a R25 až 22 Ohmov - napájanie budiča IR2110 postačuje na napájanie týchto tranzistorov. Ak je zostavený výkonnejší spínací zdroj, budú potrebné výkonnejšie tranzistory. Pozor si treba dať ako na maximálny prúd tranzistora, tak aj na jeho rozptylový výkon – pulzne stabilizované napájacie zdroje sú veľmi citlivé na správnosť dodávaného tlmiča a bez neho sa výkonové tranzistory viac zahrievajú, pretože prúdy vznikajúce samoindukciou sa začínajú prietok cez diódy inštalované v tranzistoroch. Prečítajte si viac o výbere tlmiča.
Tiež zvýšenie doby zatvárania bez tlmiča výrazne prispieva k zahrievaniu - tranzistor je dlhší v lineárnom režime.
Pomerne často zabúdajú na ešte jednu vlastnosť tranzistorov s efektom poľa - so zvyšujúcou sa teplotou ich maximálny prúd klesá, a to dosť výrazne. Na základe toho by ste pri výbere výkonových tranzistorov pre spínané zdroje mali mať minimálne dvojnásobnú rezervu pre maximálny prúd pre napájacie zdroje výkonových zosilňovačov a trojnásobok pre zariadenia pracujúce na veľkej nemennej záťaži, ako je indukčná taviaca pec resp. dekoratívne osvetlenie, napájajúce nízkonapäťové elektrické náradie.
Stabilizácia výstupného napätia sa vykonáva pomocou skupinovej stabilizačnej tlmivky L1 (DGS). Dávajte pozor na smer vinutia tohto induktora. Počet závitov by mal byť úmerný výstupným napätiam. Samozrejme, existujú vzorce na výpočet tejto zostavy vinutia, ale skúsenosti ukázali, že celkový výkon jadra pre DGS by mal byť 20-25% celkového výkonu výkonového transformátora. Môžete navíjať, kým sa okno nevyplní asi z 2/3, nezabúdajte, že ak sú výstupné napätia iné, potom vinutie s vyšším napätím by malo byť úmerne väčšie, napríklad potrebujete dve bipolárne napätia, jedno pre ± 35 V a druhý na napájanie subwoofera napätím ±50 V.
DGS navíjame do štyroch drôtov naraz, kým sa nezaplnia 2/3 okna, pričom počítame otáčky. Priemer sa vypočíta na základe intenzity prúdu 3-4 A / mm2. Povedzme, že máme 22 otáčok, tvoríme pomer:
22 otáčok / 35 V = X otáčok / 50 V.
X otáčok = 22 × 50 / 35 = 31,4 ≈ 31 otáčok
Ďalej odrežeme dva vodiče na ± 35 V a navinieme ďalších 9 závitov na napätie ± 50.
POZOR! Pamätajte, že kvalita stabilizácie priamo závisí od toho, ako rýchlo sa mení napätie, ku ktorému je pripojená dióda optočlena. Pre vylepšenie cof stylingu má zmysel pripojiť ku každému napätiu ďalšiu záťaž vo forme 2W rezistorov a odporu 3,3 kOhm. Záťažový odpor pripojený k napätiu riadenému optočlenom musí byť 1,7 ... 2,2 krát menší.
Údaje o vinutí pre sieťové spínané napájacie zdroje na feritových krúžkoch s permeabilitou 2000 NM sú zhrnuté v tabuľke 1.
ÚDAJE NAVINUTIA PRE IMPULZNÝ TRANSFORMÁTOR |
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||
Značku feritu však zďaleka nie je vždy možné zistiť, najmä ak ide o ferit z linkových transformátorov televízorov. Zo situácie sa môžete dostať tak, že empiricky zistíte počet otočení. Viac podrobností o tom vo videu:
Použitím vyššie uvedených obvodov spínaného zdroja bolo vyvinutých a testovaných niekoľko čiastkových modifikácií, navrhnutých na vyriešenie konkrétneho problému pre rôzne výkony. Nákresy dosiek plošných spojov týchto napájacích zdrojov sú uvedené nižšie.
Doska plošných spojov pre pulzne stabilizovaný zdroj s výkonom až 1200 ... 1500 W. Rozmer dosky 269x130 mm. V skutočnosti ide o pokročilejšiu verziu predchádzajúcej dosky plošných spojov. Vyznačuje sa prítomnosťou skupinovej stabilizačnej tlmivky, ktorá vám umožňuje ovládať veľkosť všetkých napájacích napätí, ako aj prídavný LC filter. Má ovládanie ventilátora a ochranu proti preťaženiu. Výstupné napätie pozostáva z dvoch bipolárnych zdrojov energie a jedného bipolárneho zdroja nízkeho prúdu určeného na napájanie prípravných stupňov.
Vzhľad dosky plošných spojov napájacieho zdroja do 1500W. STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Stabilizovaný spínaný zdroj s výkonom až 1500 ... 1800 W je možné vyrobiť na doske plošných spojov o veľkosti 272x100 mm. Zdroj je určený pre napájací transformátor vyrobený na krúžkoch K45 a umiestnený horizontálne. Má dva výkonové bipolárne zdroje, ktoré je možné kombinovať do jedného zdroja na napájanie zosilňovača s dvojúrovňovým napájaním a jedného bipolárneho nízkoprúdového zdroja pre prípravné stupne.
Spínaný zdroj plošných spojov do 1800 W. STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Tento napájací zdroj je možné použiť na napájanie vysokovýkonných automobilových zariadení, ako sú vysokovýkonné automobilové zosilňovače, klimatizácie automobilov. Rozmery dosky sú 188x123. Použité Schottkyho usmerňovacie diódy je možné premosťovať a výstupný prúd môže dosahovať 120 A pri napätí 14 V. Zdroj navyše dokáže produkovať bipolárne napätie so zaťažiteľnosťou až 1 A (inštalované integrované stabilizátory napätia č. dlhšie povoliť). Výkonový transformátor je vyrobený na krúžkoch K45, tlmivka na filtrovanie výkonového napätia na áno dvoch krúžkoch K40x25x11. Zabudovaná ochrana proti preťaženiu.
Vzhľad napájacieho zdroja dosky plošných spojov pre automobilovú techniku STIAHNUŤ VO LAY FORMÁTE
Zdroj do 2000 W je vyrobený na dvoch nad sebou umiestnených doskách veľkosti 275x99. Napätie je riadené jedným napätím. Má ochranu proti preťaženiu. Súbor obsahuje niekoľko variantov „druhého poschodia“ pre dve bipolárne napätia, pre dve unipolárne napätia, pre napätia potrebné pre dvoj a trojúrovňové napätia. Výkonový transformátor je umiestnený horizontálne a je vyrobený na krúžkoch K45.
Vzhľad "dvojposchodového" zdroja STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Zdroj s dvoma bipolárnymi napätiami alebo jedným pre dvojúrovňový zosilňovač je vyrobený na doske 277x154. Má skupinovú stabilizačnú tlmivku, ochranu proti preťaženiu. Výkonový transformátor je na krúžkoch K45 a je umiestnený horizontálne. Výkon až 2000 W.
Vzhľad dosky plošných spojov STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Takmer rovnaký napájací zdroj ako vyššie, ale má jedno bipolárne výstupné napätie.
Vzhľad dosky plošných spojov STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Spínaný zdroj má dve výkonové bipolárne stabilizované napätia a jedno bipolárne nízkoprúdové. Vybavený ovládaním ventilátora a ochranou proti preťaženiu. Má skupinovú stabilizačnú tlmivku a prídavné LC filtre. Výkon až 2000...2400 W. Doska má rozmery 278x146 mm
Vzhľad dosky plošných spojov STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Plošný spoj spínaného zdroja pre koncový zosilňovač s dvojúrovňovým napájaním s rozmerom 284x184 mm má skupinovú stabilizačnú tlmivku a prídavné LC filtre, ochranu proti preťaženiu a ovládanie ventilátora. Charakteristickým znakom je použitie diskrétnych tranzistorov na urýchlenie zatvárania výkonových tranzistorov. Výkon až 2500...2800 W.
s dvojúrovňovým napájaním STIAHNUŤ V LAYNOM FORMÁTE
Mierne upravená verzia predchádzajúcej dosky plošných spojov s dvoma bipolárnymi napätiami. Rozmer 285x172. Výkon až 3000 W.
Vzhľad dosky plošných spojov napájacieho zdroja pre zosilňovač STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Mostový sieťový spínaný zdroj s výkonom až 4000...4500 W je vyrobený na doske plošných spojov s rozmermi 269x198 mm.Má dve bipolárne napájacie napätia, ovládanie ventilátora a ochranu proti preťaženiu. Používa skupinovú stabilizačnú tlmivku. Je žiaduce použiť externé prídavné L filtre sekundárneho napájacieho zdroja.
Vzhľad dosky plošných spojov napájacieho zdroja pre zosilňovač STIAHNUŤ V LAY FORMÁTE
Na doskách je oveľa viac miesta pre ferity, ako by mohlo byť. Faktom je, že nie vždy je potrebné ísť za hranice zvukového rozsahu. Preto sú na doskách poskytnuté ďalšie oblasti. Pre každý prípad malý výber referenčných údajov o výkonových tranzistoroch a odkazy, kde by som ich kúpil. Mimochodom, TL494 aj IR2110 som si objednal viackrát a samozrejme výkonové tranzistory. Je pravda, že vzal ďaleko od celého rozsahu, ale manželstvo sa ešte nestretlo.
OBĽÚBENÉ TRANSISTORY PRE SPÍNANÉ NAPÁJANIE |
|||||||
NÁZOV |
NAPÄTIE |
MOC |
KAPACITA |
Qg |
|||
