Главная Источники вторичного электропитания - часть 1



9. Емкость конденсатора в базовой цепи выбирается в пределах 0,5-1 мкФ. Большее значение емности затрудняет запуск преобразователя; при меньшем значении возрастает время рассасывания щасыщенного транзистора.

10. Рассчитанный преобразователь (без трансформатора питания) размещается на подложке 30x60 мм.

4.2. Стабилизирующий преобразователь напряжения мощностью 5 Вт

Основные параметры преобразователя:

Входное напряжение.......... 22-34 В

Выходное на/иряжение..........5, 6, 7, 9, 12,

15,20, 24,28 В

5 Вт 100%

Мощность в нагрузке.........

Диапазон изменения тока нагрузки......

Частота преобразователя......... 50-70

±3%

Суммарная нестабильность выходного напряжения

Двойная амплитуда тульсацнй.......1 %

Температура окружающей среды......-60~+70°С

дельная мощность . . . . •......120 Вт/дм

Схема источника питания (рис. 4.4) включает в себя входной фильтр, нерегулируемый транзисторный (Преобразователь напряжения (НП), выпрямители (5,, Bi), промежуточный фильтр, непрерывный компенсационный стабилизатор напряжения (НКСН), датчик защиты (ДЗ) и выходной фильтр. Данная схема целесообразна при малой мощности в нагрузке (до нескольких ватт), так как НКСН при простой схемной реализации обеспечивает хорошее качество выходного напряжения. Поверхность конструкции с учетом размещения элементов оказывается достаточной для отвода теплоты.

Нерегулируемый преобразователь обеспечивает на выходных обмотках трансформатора прямоугольное импульсное напряжение, которое после вы-


> Рис. 4.4. Схема стабилизирующего ИСН мощностью 5 Вт

нрямления и некоторого сглаживания фильтрами поступает на вход стабилизатора. Входной п выходной фильтры снижают уровень электромагнитных помех на входе и выходе. Входной фильтр состоит из конденсаторов Ci, Сг и дросселя Z-i.

Фильтр защиты от помех на выходе включает в себя дроссели L3, L4 и конденсаторы Си, С12, С13. Элементы L3, Сц образуют фильтр защиты от симметричной помехи на выходе, поэтому обмотки W3-1, W3-2 дросселя Ьз включены согласно. Действие данного фильтра такое же, как и фильтра на элементах Х), Ci на входе. Фильтр L4, С12, С13 подавляет несимметричную помеху, т. е. помеху, ток которой распространяется преимущественно по одному проводу (плюсовому или минусовому) и эамьшается на корпус. Обмотки дросселя Li включаются встречно; при этом подмагничивания сердечника постоянным током не происходит, введение воздушного зазора не требуется и индуктивность дросселя для несимметричной помехи оказывается гораздо больше, чем у дросселя с воздушным зазором сердечника.

Обмотжй дросселя размещаются равномерно по все.му сердечнику. Конденсаторы фильтра безвыводиые, керамические.

Силовые диоды в выходной цепи преобразователя {Ди Да) являются источниками электромагнитных помех. При запирании диода (восстаНовлении его обратного сопротивления) возникают колебания высокой частоты, обусловленные паразитными индуктивностями в схеме (индуктивность рассеяния трансформатора, индуктивности проводов) и емкостью запираемого диода. Такие электромагнитные помехи не подавляются непрерывным стабилизатором, частотные свойства которого для этой цели недостаточны. Поэтому силовые диоды шунтируются цепочками RC, в результате чего спектр напряжения на выходе выпрямителя изменяется, и фильтрующие свойства стабилизатора оказываются достаточными для подавления колебаний.

. В качестве маломо1цных диодов используются транзисторы в диодном включении, что объясняется низкой допустимой предельной температурой ( + 70° С) серийных бескорпусных диодных сборок.

Резистор Ri в схеме НП предназначен для запуска; цепь, состоящая из дополнительной обмотки Wx.r. токового трансформатора Грг « резистора R2, обеспечивает работу источника при холостом ходе и малых нагрузках.

Дроссель L2 небольшой индуктивности изменяет характер протекания базового тока в транзисторе при его запирании и тем самым устраняет сквозной ток.

Транзистор Тз снимает перенапряжение на транзисторах НП при резком изменении тока через дроссель L2.

С целью исключения несимметричного режима работы трансформатора питания используется подбор транзисторов по напряжению на эмиттерном переходе.

Непрерывный стабилизатор на выходные напряжения до 20 В включительно выполнен с применением микросхемы К142ЕН1Б нли iKl42EH2B.

Для получения выходных напряжений 24 и 28 В разработана схема непрерывного стабилизатора (рис. 4.5). Схема допускает увеличение входного Напряжения до 55 В, что необходимо для условий применения данного источника питания.

Конструктивно источник выполнен на трех поликоровых подложках, на которых располагаются преобразователь с выпрямителями (30X48 мм), стабили-




А Вь1кл

Рис. 4.5. Схема стабилизатора напряжения

затор (30x24 мм), высокочастотный фильтр (30X10 мм). Корпус выполнен из алюминиевого сплава, герметизация корпуса осуществляется пайкой. На рис. 4.6 показаны микросборки источника питания.


Рис. 4.6. Общий вид источника питания

4.3. Двухканальный преобразователь напряжения мощностью 17 Вт

Рассматриваемый источник вторичного электропитания предназначен для работы от сети постоянного тока напряжением 23-34 В и обеспечивает получение на выходе двух гальванически не связанных с первичной сетью напряжений: -f5 В±5% мощностью 7 Вт; -\-Ь В мощностью 10 Вт без дополнительной стабилизации.

Допускается скачкообразное изменение напряжения питания в пределах 23-24 В на ±5 В прп длительности фронта tlO мс.

Допускаются периодические помехи в пределах 23-34 В: до 1,2 В на частотах 150-10* Гц; до 0,1 В на частотах 0,1-150 и 10"-10*= Гц.


l"1-5 «~ >f

са са о со га а,



Допускаются импульсные помехи в диапазоне 23-34 В с амплитудой до 3 В, t=20 мс.

Температура окружающей среды -50...+50° С. Схема ИВЭП приведена на рис. 4.7. Рабочая частота 20 кГц.

Для обеспечения заданной стабильности выходного напряжения по каналу +5 В±5% используется понижающий ИСН. Импульсный преобразователь напряжения состоит из транзисторов Т], Гг, токового трансформатора Tpi и трансформатора питания Тр2, диодов - Дз, конденсатора С4, дросселя L3 и цепи запуска, выполненной на резисторах Rts, R]g, и конденсатора Cje.

Прн подключении входного напряжения через цепь Rxs, R19 происходит заряд конденсатора d в базовой цепи транзисторов Г, и Гг, что приводит к запуску преобразователя. Токовый трансфор.матор обеспечивает во всех режимах работы надежное насыщение силовых транзисторов.

Трансформатор Тр2 ИПН имеет три выходные обмотки: Ws.sj - лля канала +5 В; W\o,ui2 - для канала +5 В; 18,9 - Аля синхронизации частоты переключения ИПН л ИСН. Напряжение обмотки Wio,n,i2 выпрямляется диодами Дб, Дт- Конденсаторы Сд, С,о являются входным фильтром стабилизатора. Источник опорного напряжения питается от выпрямителя Да, Дд.

Силовой каскад ИСН состоит из транзисторного ключа Т, Ть, Ts, дросселя Lg, замыкающего диода Д1г и конденсатора Сп-

Схема управления ИСН содержит импульсный усилитель на транзисторах Тз, Тт, генератор гока {Т», Дю, Дц, Ri, Re), пороговый элемент (Гю, Гц), источник опорного напряжения Дз с генератором тока Тд и блок синхронизации

(Д16-Д19, С,5, /?,4, ,6, 18,9, Тр2).

Схема .управления обеспечивает переключение транзисторного ключа с двойной относительно ИПН частотой, что симметрирует нагрузку преобразователя.

Особенностью схемы ИСН является то, что линеаризующее напряжение содержит не только переменную, но и постоянную составляющую, пропорциональ-

Таблица 4.2

П раметры

Дроссели

Трансформаторы

Номер обмотки

Номер вывода

Число витков

Диаметр провода, мм

Тип сердечника

0,64

0,31

0,17

0,64

14 -

0,77 I 0,151 0,64

МП-140 К13Х7Х5

М2000НМ-1 2К5ХЗХ1,5

М2000НМ-А M28XI6X9

ную входному напряжению. При соответствующем выборе параметров ШИМ можно значительно уменьшить статическую ошибку ИСН и улучшить переходные процессы при периодических и случайных возмущениях напряжения питания.

Генератор тока на транзисторе Ге стабилизирует степень насыщения транзисторного ключа при больших значениях входного напряжения.

Входной высокочастотный фильтр содержит дроссели Li, L2 и конденсаторы Ci, С2.

Моточные данные элементов схемы приведены в табл. 4.2. Выходные высокочастотные фильтры содержат дроссели Z-s-.8 и конденсаторы Ст, Ci, Cis, Си-Конструктивно источник питания выполнен на двух печатных платах размерами 135X80 мм.

4.4. Однотактный стабилизирующий преобразователь напряжения мощностью 30 Вт. Пример расчета Основные параметры преобразователя:

Входное напряжение.......... 22-34 В

Выходное напряжение.........5dz3% В

Ток напрузки ...........

Амплитуда пульсаций выходного напряжения

Рабочая частота ........... bU «Гц

Температура окружающей среды......-бО-г+70 С

Схема преобразователя показана на рис. 4.8.

О-б А 0,05 В 50 «Гц


Рис. 4.8. Схема стабилизирующего преобразователя мощностью 30 Вт Расчет силовой части преобразователя

1. Диапазон изменения коэффициента заполнения импульсо-в определяется из условия t/к.э .макс <2U„.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 [27] 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46


0.0143