Прянишников В.А. Электроника. Курс лекций (1998) (1166121), страница 72
Текст из файла (страница 72)
В зависимости от вида преобразователя все микросхемы управления можно разделить на три группы: ° микросхемы управления импульсными стабилизаторами, ° микросхемы управления однотактными преобразователями, ° микросхемы управления двухтактными преобразователями. Микросхемы для управления импульсными стабилизаторами часто называют кплеерторани постоянный' ток .- - иостоютглй люк (.0С-ьэС конверторы), так как они используются для преобразования уровня или полярности постоянного входного напряжения. Наиболее часто их используют при необходимости преобразования нестабильного входного напряжения в стабильное выходное напряжение с , ' высоким КПД. Их основной особенностью является наличие гальванической связи с ипгочником входного напряжения.
Иногда их применяют для прямого преобразования выпрямленного напряжения сети, однако в этом случае имеется гальваническая связь выходного напряжения с силовой сетью (если не используется силовой трансформатор па входе выпрямителя). Импульсные однотактные и двухтактные преобразователи обеспечившот гальваническое разделение выхода от силовой сети„однако их КПД ниже, чем у импульсных стабилизаторов.
При выходной мощности не больше 150 Вт наиболь- ,: шее распространение получили однотактные обратноходовые преобразователи. Учитывая, что такую мощность потребления имеют многие бытовые приборы; .' телевизоры, видеомагнитофоны, проигрыватели и др., — обратноходовые преобразователи получили очень широкое распространение. Разьея 2 Источники злект опнтання злект оиных уст сйств Прямоходовые преобразователи используются в тех случаях, когда выходная,, ) мощность должна быть до ЗООВт, т.
е, примерно вдвое больше, чем у обратно- ':-,' ходовых преобразователей. Двухтактные преобразователи обычно используются при выходной мощности от 200 Вт до 1 кВТ. Среди двухтактных преобразователей наибольшее распростра- ', нение получили: двухфазные (Рпзй-РпП), полумосговые (На!Г-ВгЫяе) и мостовые .
',,: 1ЕпИ-Впг)яе). Для всех этих групп преобразователей выпускается достаточно много различных микросхем управления различной степени сложности, имеющих .,;:. различные виды защиты и высокую надежность. Сравнительные характеристики ИВЭП и их стоимость для различных групп импульсных преобразователей !по данным фирмы Магоге!а) приведены в табл. 33.1. Микросхемы д.*я импульсных сгпабияизагпарае яапрялсеиия. Струкгурные схемы импульсных стабилизаторов бьши рассмотрены в Лекции 32. Как уже отмечалось, эти сгабилизаторы применяют, когда отсутствуют требования к гюзьваническсй:;я развязке входа и выхода, а первичный источник имеет постоянное напряжение (илв предварительно выпрямленное). С помощью имг~льсных стабилизаторов напряжения можно реализовать различные выходные напряжения при напряжении первичного источника, составляющем единицы вольт, и его ограниченной мощное-ги.
Особенностью ИМС управления импульсными стабилизаторами является тс, что они, реализуя полный набор основных функций преобразования и регулирс- 'з.! валия, имеют ограниченный набор сервисных функций по сравнению со схемами управления импульсными преобразователями. В них обычно отсутствуют схемы плавного пуска преобразователя, устройства защиты силового транзисторного ключа от перегрузок по току илн короткого замыкания в нагрузке, не предусматривается возможность дистанционного управления включением или выключением, не используется возможность синхрон- ';: ной или параллельной работы. В некоторых типах ИМС в состав схемы 2абт~иа 33,/ Сравнительные характеристики и стоимость импульсных ИВЗП 362 Лекция 33.
Интегральные мил схемы и авления импульсными источниками алек питания Таблица 33 2 Основные характеристики ИМС управления импульсными стабилизаторами 1кп)д и) т имс Фуахллоаальное мазне мнае ц„. в ь..,л 1446ПН1 Повысивший конвертор (МАХ734) 2,5... 5,2 0,200 170 (80) 1 2., 12 0,175 1446ПН2 То жс (МАХ734) 170 1446ПН3 То жс (МАХ641) ! ..12 0„450 45 (80) 142ЕП1 Набор элементов ллл построения ((,М 100) импульсного стабилизатора <40 0,200 100 0,6 <40 1,500 100 Мопмый импульсный стабилизатор <40 8,000 200 управления входит силовой транзисторный ключ и силовой диод, что позволяет сократить число внешних элементов, реализует короткие цепи связи элементов, повышает помехозащищенность. Исключение схем дистанционного управления н синхронизации позволяет уменьшить число выводов микросхемы до трех-четырех, что обеспечивает минимальные габариты и повышенную надежность.
В настоящее время выпускаются трн основных разновидности ИМС импульсных стабилизаторов: импульсные стабилизаторы повышающего типа, с питанием от низкого входного напряжения от 2 до 12 В, с минимальной рассеиваемой мощностью и встроенным полевым транзистором (серия стабилизаторов 1446ПН1, 1446ПН2 и 1446ПНЗ); ° универсальные маломощные ИМС, которые можно использовать при построении самых различных схем импульсных стабилизаторов (например, 142ЕП1 или 1156ЕУ1); ° законченные стабилизаторы, включающие схему управления и силовой транзистор на ток до 10А (например,.1155ЕУ1). В табл. 33.2 приведены основные характеристики ИМС импульсных стабилизаторов этих трех групп.
Повышающие импульсные стабилизаторы 1446ПН!, 1446ПН2 н 1446ПНЗ предназначены лля работы с низким входным напряжением :,-' ' и фиксированным выходным напряжением +5 или +12 В. КПД таких стабилизаторов доходит до 88%„а рабочая частота преобразования до — 170 кгц. При малой выходной мощности в качестве ключевого элемента используется внутренний полевой транзистор. Для питания мощных нагрузок необходимо использование :-,:: дополнительного биполярного или полевого транзистора.
Основное применение такие ИМС находят в источниках бесперебойного питания отдельных плат ЭВМ, РОХДсл 7. Источники элеат опитания клеит оииых ст ойств коллектор коллск драй- тор а) в л компаратора б) и еюсю кли, обжив С'-, -«/С„ /ех Вера клк1 пх 9 ДО~ !11~ 12' 13 14 Т51 )163„ Г--- ~;.-';,-"Г~~", /Вк, /хн, МКС 1О' 1О' 10'~ 0,1 1 10 100 Си пФ' Ц„„ина псииВ Еп ок ВмхОЛ э ВИОЛ катОЛ ВХОЛ ВХОЛ ключа диода дкола Операпиоиими тсилитсль Рис ЗЗЛ Июмркльиая микросхема Иббпу! Импульсиото схабилизатора папркиеиия (а) и акаисимОсть Времсии Включсиия/Вьыл1О!сипя От смкОсти б-, !63 364 при литании измерительных приборов от гальванических элементов, в переносных устройствах связи.
Наиболее универсальными являются ИМС второй группы, которые, по суьцеству, представляют собой набор элементов для построения импульсных стабилизаторов различных типов. Из этих микросхем наиболее совершенной является ИМС типа !156ЕУ! (рА78$40), упрощенная структурная схема которой приведена на рис. 33.!а. Микросхема представляет собои набор типовых блоков импульсного стабилизатора, расположенных на одном кристалле В состав ИМС входят следующие узлы и блоки: источник опорного напряжения 1,25 В; операционный усилитель с напряжением смещения 4мВ, коэффициентом усиления больше 200тыс., скоростью нарастания 0,6В/мкс; широтно-импульсный модулятор. включающий задающий генератор, компаратор, схему ВИЯ и /!Ь'-триттер: ключевой транзисгор с драйвером (предварительным усилителем), силовой диод с прямым током ! А и обратным напряжением 40 В.
Микросхема может управлять внешним биполярным или полевым транзистором, если требуется выходной ток больше 1,5А и напряжение выше 40 В. Частота генератора устанавливается при помопш одного внешнего конденсатора С„, подключаемого к выводу !2 ИМС, и может изменяться от 100Гц до 100 кГц, На рис 33.1 6 приведены графики зависимости времени включенного г„к и выключеньюго ь я состояний ключевого транзистора )х72 от емкоснл конденсатора С,. Рабочий цикл генератора определяется отношением /О,// ... а частота преобраЗОВання раССЧИтЫВаЕтСя ПО фОрМуЛЕ /„В= 1/ Тхк.= 1/!/Вх+ Ап). На рис. 33.2 приведены схемы включения ИМС !!56БУ1 в различных импуль-:.с спых стабилизаторах: а) понижающем, б) повышающем и в) инвертируюьцем.
Жл!Ро! 33 Инте альные мик осхемы вяления им льсными ис!очниклми эле пи!ануя а) ц„„=:л в дл зз кв! в) с',.„ !зв !эвю,!А я! !Зл Рлс. Зэд. Вкамллнлл ИМС ! !56ву! л сломе нмлульоноло сллбнлилллорл.. онлжл!ол!ого (л1, лольлллллэло !б! и инллртнрунлнлло !л! В схемах нониж цощего и повышающего стабилизаторов (рис. 33.2и и б) использованы впузренние ключевые элементы ИМС (транзистор И72 и диод Р, показанные на рис.
33 1 а), а в схеме ипвертирующего стабилизатора (рис. 33.2 л) для увеличения выходной мощности установлены внешние ключевые элементы: диод !'Р и транзистор !'7'. Накопительная индуктивность Ь во всех схемах вне!пцяя, и ее значение выбирается по формуле (33.1) где 1л„'=21,н,,л,„--- импульсный ток, 1.„„„,„.-- максимальный ток в нагрузке А„. В процессе работы стабилизатора частота и рабочий цикл генератора изменяются. Начальная частота и рабочий цикл могут изменяться с помощью двух элементов: компаратора и схемы ограничения тока.
Компаратор ШИМ изменяет время выключенного сося ояния г„п ключевого транзистора. До тех пор„пока 11,н,. Раздел 7 Источники элект опитания элскт олиых ст ойств меньше заданного уровня У„,„„., на выходе компаратора будет высокий уровень, так как к его прямому входу приложено опорное напряжение Г„„=-1,25В, а к инверсному входу приложено напряжение 1/„,„.К„= У, „Я,ЦР,+Аз)<1/„„. Если 1/„„„ повышается и выполняется условие У„,„К,> 1/„„то компаратор переключается в состояние низкого уровня и запрещает включение ключевого транзистора Р'72 При уменьшении выходного напряжения У,„.,К,< У.„, компаратор переходит в состояние высокого уровня, и время г„, уменьшается.
Схема ограничения тока состоит из датчика тока )1„.„, включенного между выводами 13 (1/,„) и 14 1/„,). Сигнал с датчика тока Я„„изменяет время включенного состояния г„„ключевого транзистора. Сопротивление датчика тока выбирают по формуле Р„,=О,ЗЗ//„,. Если напряжение на датчике тока меньше 0,33 В, то время г.„не ограничивается. При увеличении напряжения ла датчике тока выше . ': О,ЗЗВ включается схема ограничения тока, которая снижает время включенного состояния г„„ключевого транзистора. При увеличении нагрузки происходит уменьшение 1...
и г„ш что приводит к повышению частоты преобразователя, Перейдем теперь к ИМС управления олнотактными преобразователями. На рис. ЗЗ.За приведена схема однотактного обратноходового преобразователя без ..,':, !;. обмотки размагничивания высокочастотного трансформатора Тр 1обмотки рекуперации).
На вход такого преобразователя поступает напряжение +Е„от сетевого выпрямителя СВ. С выхода преобразователя снимается выхо/шое напряжение 1/„„,, которое поступает на нагрузку. Для стабилизации выходного напряжения используется отрицательная обратная связь с выхода на базу ключевого тршаистора 1'Т При увеличении выходного напряжения уменьшается значение коэффициента заполнения импульсов у, т. е. схема управления обеспечивает широтно- импульсное регулирование работы инвсртора. В схеме одлотактного обратноходового преобразователя во время включешюго состояния силового транзистора 1.„ненасышающийся трансформатор Тр вьлюлняет функции индуктивного накопителя элергии, так как нагрузка отключена запертым диодом И), к аноду которого подводится обратное напряжение с обмотки «:„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
