Электрификация

Справочник домашнего мастера

КПД блока питания

Содержание

Импульсный блок питания или линейный: какой выбрать?

Импульсный блок питания или линейный. История вопроса

Наверно ни для кого не секрет, что большинство специалистов, радиолюбителей и просто технически грамотных покупателей источников питания с опаской относятся к импульсным блокам питания, отдавая предпочтение линейным.

Причина проста и понятна. Репутация импульсных блоков питания серьезно подорвана еще в 80-х годах, во времена массовых отказов отечественных цветных телевизоров, низкокачественной импортной видеотехники, оснащенных первыми импульсными блоками питания.

Что мы имеем на сегодняшний день? Практически во всех современных телевизорах, видеоаппаратуре, бытовой технике, компьютерах используются импульсные блоки питания. Все меньше и меньше сфер применения линейных (аналоговых, параметрических) источников. Линейный источник электропитания сегодня в бытовой аппаратуре практически не найдёшь. А стереотип остался. И это не консерватизм, несмотря на бурный прогресс электроники, преодоление стереотипов происходит очень медленно.

Давайте попробуем объективно посмотреть на сегодняшнее положение и попробуем изменить мнение специалистов. Рассмотрим «стереотипные» и присущие импульсным блокам питания недостатки: сложность, ненадёжность, помехи.

Импульсный блок питания. Стереотип «сложность»

Да, импульсные блоки питания сложные, точнее сказать сложнее аналоговых, но намного проще компьютера или телевизора. Вам не нужно разбираться в их схемотехнике, так же как и в схемотехнике цветного телевизора. Оставьте это профессионалам. Для профессионалов там нет ничего сложного.

Импульсный блок питания. Стереотип «ненадёжность»

Элементная база импульсного блока питания не стоит на месте. Современная комплектация, применяемая в импульсных блоках питания, позволяет сегодня с уверенностью сказать: ненадёжность – это миф. В основном надежность импульсного блока питания, как и любого другого оборудования, зависит от качества применяемой элементной базы. Чем дороже импульсный блок питания, тем дороже элементная база в нем. Высокая интеграция позволяет реализовать большое количество встроенных защит, которые порой недоступны в линейных источниках.

Импульсный блок питания. Стереотип «помехи»

В схемотехнике импульсных блоков питания заложено формирование мощных импульсов и затухающих колебаний в обмотках трансформатора. Эти коммутационные процессы предопределяют широкий спектр паразитного излучения.
Поэтому корпус и соединительные провода источника могут стать антенной для излучения радиопомех. Но если конструкция импульсного блока питания тщательно проработана, о помехах можно забыть. Кроме этого, благодаря современным технологиям импульсные блоки питания позволяют существенно сгладить пульсации сетевого напряжения.

А какие достоинства импульсного блока питания?

Импульсный блок питания. Высокий КПД

Высокий КПД (до 98%) импульсного блока питания связан с особенностью схемотехники. Основные потери в аналоговом источнике это сетевой трансформатор и аналоговый стабилизатор (регулятор). В импульсном блоке питания нет ни того ни другого. Вместо сетевого трансформатора используется высокочастотный, а вместо стабилизатора — ключевой элемент. Поскольку основную часть времени ключевые элементы либо включены, либо выключены, потери энергии в импульсном блоке питания минимальны. КПД аналогового источника может быть порядка 50 %, то есть половина его энергии (и ваших денег) уходит на нагрев окружающего воздуха, проще говоря, улетают на ветер.

Импульсный блок питания. Небольшой вес

Импульсный блок питания имеет меньший вес за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса импульсного блока питания в разы меньше аналогового.

Импульсный блок питания. Меньшая стоимость

Спрос рождает предложение. Благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности сегодня мы имеем низкие цены силовой базы импульсных блоков питания. Чем больше выходная мощность, тем дешевле стоит источник по сравнению со стоимостью аналогичного линейного источника. Кроме того, главные компоненты аналогового источника (медь, железо трансформатора, радиаторы из алюминия) постоянно дорожают.

Импульсный блок питания. Надёжность

Вы не ослышались, надежность. На сегодняшний момент импульсные блоки питания надёжнее линейных за счет наличия в современных блоках питаниях встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например, от короткого замыкания, перегрузки, скачков напряжения, переполюсовки выходных цепей. Высокий КПД обуславливает меньшие теплопотери, что в свою очередь обуславливает меньший перегрев элементной базы импульсного блока питания, что так же является показателем надёжности.

Импульсный блок питания. Требования к сетевому напряжению

Что творится в отечественных электросетях, вы наверно знаете не понаслышке. 220 Вольт в розетке скорее редкость, чем норма. А импульсные блоки питания допускают широчайший диапазон питающего напряжения, недостижимого для линейного. Типовой нижний порог сетевого напряжения для импульсного блока питания — 90…110 В, любой аналоговый источник при таком напряжении в лучшем случае «сорвется в пульсации» или просто отключится.

Итак, импульсный или линейный? Выбор в любом случае за вами, мы лишь хотели помочь вам объективно взглянуть на импульсные блоки питания и сделать правильный выбор. Только не забывайте, что качественный источник – это источник сделанный профессионально, на базе качественных комплектующих. А качество это всегда цена. Бесплатный сыр только в мышеловке. Впрочем последняя фраза в равной мере относится к любому источнику, и к импульсному и к аналоговому.

1.3.Линейные и импульсные источники вторичного электропитания

Как отмечалось выше, стабилизированные ИП по характеру стабилизации напряжения делятся на источники непрерывным (линейным) и импульсным регулированием. Аналогично любые (стабилизированные или нестабилизированные) ИП принято делить на линейные и импульсные .

В линейных ИП переменное напряжение питающей сети преобразуется трансформатором, выпрямляется, подвергается низкочастотной фильтрации и стабилизируется(рис.1.3). В нестабилизированных ИП нагрузка подключается непосредственно к выходу фильтра низкой частоты.

В стабилизаторах линейных ИП осуществляется непрерывное регулирование: последовательно или параллельно с нагрузкой включается регулирующий элемент(транзистор), управляемый сигналом обратной связи, засчет чего выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.

Рис. 1.3. Упрощенная функциональная схема линейного стабилизированного источника питания.

Отличительная особенность линейных стабилизаторов напряжения заключается в том, что их выходное напряжение всегда ниже нестабилизированного входного напряжения. Кроме этого выходное напряжение Uвых всегда имеет одинаковую полярность с входным напряжением Uвх, а сам стабилизатор непрерывно рассеивает мощность Pрас≈Iвых(Uвх−Uвых), где Iвых – выходной ток(ток нагрузки).

Импульсные ИП непосредственно выпрямляют и фильтруют напряжение питающей сети переменного тока без использования первичного силового трансформатора, который для частоты 50 Гц имеет значительные вес и габариты. Выпрямленный и отфильтрованный постоянный ток коммутируется мощным электронным ключом, затем преобразуется высокочастотным трансформатором, снова выпрямляется и фильтруется (рис.1.4).

Рис 1.4 Упрощенная функциональнаясхема импульсного источника питания: В– выпрямитель; ФНЧ– фильтр низкой частоты; КРЭ– ключевой регулирующий элемент; Т– трансформатор.

Электронный ключ управляется специальным сигналом, формируемым схемой управления. В устройстве может быть обратная связь по напряжению, благодаря которой стабилизируется выходное напряжение(управляющий сигнал формируется в зависимости от разности напряженийвыходного и опорного). Из-за высокой частоты переключения(от20 кГц ивыше), трансформаторы и конденсаторы фильтров имеют намного меньшие размеры, чем их низкочастотные(50 Гц) эквиваленты. Достоинствомимпульсных ИП является высокий КПД– 60 – 98% (КПД линейных ИП,как правило, не превышает40 – 50%).

Для питания РЭА используются три типа импульсных электронных устройств, использующихся в качестве ИП: преобразователь – переменныйток/постоянный ток(AС-DС конверторы), преобразователь– постоянныйток/постоянный ток(DC-DC конвертор) и преобразователь − постоянныйток/переменный ток(DC-AC преобразователь или инвертор). Каждый типустройств имеет собственные определенные области применения.

Импульсные стабилизаторы(DC-DC конверторы), в отличие от аналогичных линейных устройств могут:

1) обеспечивать выходное напряжение, превышающее по величине

входное напряжение;

2) инвертировать входное напряжение (полярность выходного напряжения становится противоположной полярности входного напряжения).

DC-DC конверторы используют принцип действия импульсных ИП, но применяются для того, чтобы преобразовывать одно постоянное напряжение в другое, обычно хорошо стабилизированное. Такие преобразователи используются, большей частью, там, где РЭА должна питаться от химического источника тока или другого автономного источника постоянного тока.

ИнтегральныеDC-DC конверторы широко используются для преобразования и распределения постоянного напряжения питания, поступающего в систему от сетевого ИП или батареи.

Другое распространенное применение дляDC-DC конверторов, это

преобразование напряжения батареи(1.5, 3.0, 4.5, 9, 12, 24 В) в напряжение другого номинала. При этом выходное напряжение может оставатьсядостаточно стабильным при значительных колебаниях напряжения батареи. Например, напряжение 12-ти вольтовой автомобильной аккумуляторной батареи в процессе работы может изменяться в пределах от6 до 15 В.

Сравнение импульсных и линейных ИП.Несмотря на то, что линейные ИП имеют много достоинств, таких как простота, малые уровнипульсаций выходного напряжения и шума, отличные значения нестабильности по напряжению и току, малое время восстановления нормативногоуровня выходного напряжения после скачкообразного изменения тока нагрузки, главными их недостатками, ограничивающими их применение являются: низкий КПД, значительные масса и габариты.

Импульсные ИП находят широкое применение главным образом благодаря их значительно большой удельной мощности и большой эффективности. Важным достоинством импульсных ИП является большое время удержания, то есть время, в течение которого выходное напряжение ИПостается в допустимых пределах при пропадании входного напряжения.Особую актуальность это приобретает в цифровых вычислителях и компьютерах.

Обобщенные результаты сравнения линейных и импульсных ИП представлены в табл. 1.1.

Элементная база ИП. В качестве базовых электрорадиоэлементов ИП используются:

1) электровакуумные приборы(диоды, триоды и многосеточные лампы);

2) полупроводниковые диоды, стабилитроны и стабисторы, тиристоры, транзисторы;

3) трансформаторы и дроссели(низкочастотные и высокочастотные);

4) конденсаторы(в основном оксидные, имеющие большую удельную емкость);

5) линейные интегральные микросхемы(операционные усилители,

усилители низкой частоты);

6) интегральные стабилизаторы напряжения и тока(линейные и импульсные);

7) интегральные микросхемы, входящие в состав импульсных ИП (АС-DС иDС-DС конверторы, однотактные и двухтактные ШИМ– контроллеры, корректоры коэффициента мощности, специализированные схемы управления импульсными источниками

вторичного электропитания);

8) элементы(устройства) индикации(лампы накаливания и светодиоды, аналоговые и цифровые индикаторы);

9) предохранители(плавкие, биметаллические, электронные).

Современная тенденция развития ИП такова, что они строятся в основном с применением интегральных микросхем, а доля дискретных активных элементов в них постоянно уменьшается. Уже в 1967 была разработана микросхема линейного интегрального стабилизатора µА723, представляющая собой настоящий блок питания. Микросхема µА723 содержиттемпературно-компенсированный источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, последовательно включенный проходной транзистор и схему защиты, обеспечивающую ограничение выходного тока. Современные стабилизаторы имеют лучшие электрические параметры, имеют широкий спектр функциональных возможностей, но построены на техже принципах, что иµА723.

Таблица 1.1

Сравнение импульсных и линейных ИП

Отечественной и зарубежной промышленностью выпускается большое число линейных интегральных стабилизаторов, рассчитанных как нафиксированное значение напряжения, так и предназначенных для регулирования величины, выходного напряжения в достаточно широких пределах. Например, выходное напряжение отечественной микро-схемы КР142ЕН12А может изменяться в пределах от+1, 25 до+36 В. Приэтом она может отдавать ток в нагрузку до 1,5 А.

Ряд линейных стабилизаторов, помимо своей основной функции, способны:

1) следить за значением входного напряжения и формировать контрольный сигнал, предназначенный для предупреждения об аварий-ной просадке напряжения на входе;

2) изменять выходное напряжение и выходной ток под действием управляющего сигнала;

3) совместно с резервным источником питания (аккумулятором или батареей) обеспечивать бесперебойное питание устройства, что особенно важно для микропроцессорных систем.

Интегральные АС-DС преобразователи представляют собой, по сутидела, готовые источники питания. Например, преобразовательHV-2405EфирмыHarris semiconductor осуществляет прямое преобразование переменного тока(18 – 264 В) в постоянный(5 – 24 В). Выходной токHV-2405E может достигать50 мА. Для превращения микросхемы в компактный, легкий, дешевый и эффективный ИП необходимо только несколько недорогих внешних компонентов (не требуется никаких дополнительных трансформаторов и дросселей). HV-2405E заменяет собой трансформатор, выпрямитель и стабилизатор напряжения.

Мощные АС-DС конверторы способны отдавать ток в нагрузку значительно больший. Так отечественная микросхема 1182ЕМ3 обеспечивает выходной ток до 1,7 А и имеет встроенную защиту по току и встроеннуюзащиту от перегрева. Правда для работы такой микросхемы потребуетсяподключение внешнего трансформатора или дросселя.

Контрольные вопросы

1. В чем отличие вторичных источников электропитания от первичных?

2. Какой вид энергии преобразуется в электрическую в гальванических элементах ?

3. Для чего гальванические элементы объединяют в батареи?

4. Какие преобразователи используют в солнечных батареях?

5. Какие функции выполняют источники вторичного электропитания (ИВЭП)?

6. Какие источники первичного электропитания (ИПЭП) и ИВЭП используются в автомобилях?

7. Какие ИПЭП чаще всего используются в ИВЭП аппаратуры устанавливаемой в офисах и жилых помещениях?

8. Какие ИПЭП и ИВЭП используются в носимой аппаратуре мобильной связи?

9. Как определяется относительная нестабильность питающего напряжения?

10. Как определяется уровень пульсаций питающего напряжения?

11. Как и в каких единицах измерения определяется полная мощность источников питания с выходом на переменном токе?

12. Как определяется коэффициент мощности источника питания?

13. Как определяется коэффициент полезного действия источника питания?

14. Как определяется внутреннее сопротивление источника питания?

15. Как определяется уровень пульсаций источника питания с выходом на постоянном токе?

16. В чем отличие линейных ИВЭП от импульсных?

17. Перечислите особенности линейных стабилизаторов напряжения.

18. Перечислите преобразования энергии в импульсных ИВЭП?

19. Какие функции импульсных стабилизаторов напряжения невозможно реализовать в линейных стабилизаторах?

20. Перечислите достоинства и недостатки линейных ИВЭП.

21. Перечислите достоинства и недостатки импульсных ИВЭП.

22. Перечислите достоинства и недостатки линейных ИВЭП.

23. Перечислите достоинства и недостатки импульсных ИВЭП.

Следящий импульсно-линейный блок с КПД 90%


Приветствую, Самоделкины!
Думаю, вы не раз встречали такую штуку, как переключатель обмоток для линейного блока питания.

А что если можно сделать все намного технологичнее? Заинтригованы? Обязательно дочитайте до конца.

Автором данной самоделки является Роман (автор YouTube канала «Open Frime TV»). В прошлых своих роликах он собирал линейный и импульсный блоки питания. И вот он придумал следующее: а что если объединить эти 2 блока питания в один и получить совершенное устройство с очень большим КПД?


Смысл такой схемы похож на переключатель обмоток. Такой как-то делал AKA KASYAN, автор одноименного канала на всеми любимом видео хостинге YouTube.


Заключается он в том, что на вход линейного блока питания подается разное напряжение со ступеней трансформатора. Если нам на выходе нужно допустим напряжение 8В, то работаем на первой ступени, при которой на вход подается допустим 12В.

Если нам вдруг понадобилось на выходе получить напряжение равное 15В, то устройство переключает нас на вторую ступень, которая подает на вход напряжение равное 24В.
Все это классно, КПД по сравнению с обыкновенным линейником вырос, но все равно приходится рассеивать довольно много тепла. Плюс ко всему нужен трансформатор с отводами.
И тут назревает вопрос: А что если объединить линейный блок питания и импульсный? Блок схема выглядит таким образом:
На выход импульсного блока вешаем линейный и делаем обратную связь с выхода линейника.
Основная задача состоит в том, чтобы на выходе импульсного блока питания напряжение было всегда на пару вольт выше, чем на выходе линейного блока питания.
А сейчас предлагаю рассмотреть, как это реализовал автор.
Схема и плата линейного блока питания остались практически без изменений. Обратная связь будет браться с выхода блока и еще, как видим, автор убрал 7812, из-за того, что на выход данной схемы может приходить напряжение меньше чем 12В.
Поэтому убираем 7812 и припаиваем сюда провод. Он будет подключен к плате импульсника, на котором установлена такая же 7812.
Вот и все изменения для линейного блока питания, теперь смотрим схему импульсника.
Тут уже изменений побольше будет. Во-первых, давайте посмотрим, как реализована идея следящей системы.

А реализована она естественно на операционном усилителе.
Он включен по схеме с сумматора, тут происходит сложение 2-ух напряжений: одно опорное, заданное стабилитроном; другое с выхода линейного блока питания.
Изменяя номинал стабилитрона можно изменить напряжение приращения.
С выхода сумматора напряжение идет на 2-ой операционный усилитель, который, как и в обыкновенной схеме импульсника, пытается выровнять напряжение на свои входах, одно напряжение, которое мы задаем, а второе — непосредственно с выхода микросхемы.
Как видим, смысл работы очень прост и при любом напряжении, выставленном на линейном блоке, мощность рассеивания не будет превышать 10Вт. По мнению автора — это шикарный результат.
В данную схему можно установить микросхему lm2596 без каких-либо изменений.
Если же нужен больший ток, то по данной топологии можно сделать схему на xl4016.
А теперь переходим к следующему этапу — создание печатной платы и реализация в железе.
Вы можете сказать, что глупо так увеличивать устройство, делать 2 платы, которые занимают лишнее место. Автор тоже так подумал и решил сделать все очень компактно. Плату линейного блока он не стал переделывать, она остается без изменений. А вот плату импульсника сделаем по размерам точно такую, как и плату линейного блока питания только перевернутую.
И теперь из 2-ух плат можно собрать вот такой бутерброд, который будет устанавливаться на один радиатор, не занимая при этом много места.
Силовые элементы расположены таким образом, что не будут друг другу мешать при такой установке. Теперь можно приступить к изготовлению печатной платы. Думаю, все вы знаете, как происходит этот процесс.
Как видим, плата вытравилась. Сейчас запаяем ее и приступим к тестам. Элементов тут мало. Все запаиваем.
Затем автор сразу хотел подцепить платы на радиатор, но подумал, что лучше продемонстрировать работу в разобранном состоянии — так нагляднее будет видно. В качестве тестовых радиаторов он подцепил на линейный блок вот такой миниатюрный радиатор:
А на импульсник просто пластину, которую даже радиатором тяжело назвать.
Таким образом автор хочет показать минимальный нагрев схемы. А для самого теста нам понадобятся 2 мультиметра. Один из них подключаем к выходу импульсника, а второй к выходу линейника.
Затем цепляем нагрузку (лампочку на 36В, мощностью 100Вт) и смотрим, что происходит.
Как видим, когда на выходе линейного блока 0, на импульснике держится напряжение около 2,8В. Теперь вращаем переменный резистор, увеличивая напряжение на выходе линейного блока, и как видим, импульсник на это реагирует и в свою очередь увеличивает напряжение на своем выходе.
Да, тут заметна некая нелинейность, так как плохо подобраны резисторы сумматора, но автор полагает, что это не смертельно. По его мнению, даже такая схема будет намного практичнее, чем обыкновенный переключатель обмоток. Вы не подумайте, автор не пытается сказать, что переключатель плохая штука, просто есть более интересное решение.
Ну а на этом все. Надеюсь вам понравилась такая идея. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

Your browser doesn’t support objects

2008 №2

Микросхемы импульсных понижающих стабилизаторов. Эволюция схемотехники

Если еще совсем недавно разработка вторичного источника электропитания с импульсным преобразованием считалась чем-то вроде шаманства, которым занимались специалисты с большим опытом работы в этой области, то с бурным расширением номенклатуры микросхем импульсных преобразователей зачастую уже не требуется углубленных знаний в этой специфической области схемотехники. Производители микросхем в справочных данных и руководствах по применению предлагают различные проверенные варианты схемотехники, вплоть до указания конкретных типов пассивных компонентов и их производителей. И, тем не менее, существует непростая задача выбора оптимальной для конкретного проекта микросхемы преобразователя из огромной номенклатуры, предлагаемой производителями. Характеристики и функциональные возможности разрабатываемого источника питания не в последнюю очередь зависят от схемотехники и методов регулирования, использованных в выбранной микросхеме импульсного преобразователя.

Рассмотрим схемотехнику и функциональные возможности микросхем понижающих импульсных стабилизаторов в их развитии.

Схема импульсного понижающего стабилизатора напряжения изображена на рис. 1. Детальное рассмотрение процесса работы стабилизатора можно найти в специальной литературе, например в . Напомним только, что без учета потерь в элементах схемы выходное напряжение определяется следующим образом:

где ton — время открытого состояния ключа, T — период следования импульсов.

Это позволяет путем изменения соотношения времени открытого состояния ключа и периода следования импульсов регулировать выходное напряжение, а при наличии цепи отрицательной обратной связи и стабилизировать его.

В качестве ключа VT используются как биполярные, так и полевые транзисторы, а вместо диода VD в стабилизаторах с синхронным выпрямлением применяется полевой транзистор.

Первой реализацией импульсного понижающего стабилизатора напряжения был релейный (гистерезисный) импульсный преобразователь, имеющий очень простое схемотехническое решение.

Если для большинства схем импульсных преобразователей практически неизбежно наличие пульсаций выходного напряжения, то для релейного преобразователя наличие пульсаций, приведенных к входу обратной связи, равных напряжению гистерезиса компаратора, — обязательное условие нормальной работы.

Упрощенная схема релейного преобразователя показана на рис. 2. Характерная и «малоприятная» особенность схемы — зависимость частоты преобразования от параметров элементов схемы и режима работы стабилизатора:

Как следует из вышеприведенной формулы, частота зависит от входного и выходного напряжений, эквивалентного последовательного сопротивления выходного конденсатора, индуктивности дросселя и напряжения гистерезиса компаратора. Изменение частоты вшироких пределах не позволяет оптимизировать по габаритам дроссель и выходной конденсатор, усложняет борьбу с излучаемыми помехами.

На рис. 3 изображена практическая схема релейного преобразователя, в которую входит микросхема линейного стабилизатора LM317. Такое решение — использование недорогих интегральных схем линейных стабилизаторов — применялось на первых порах при отсутствии специализированных микросхем импульсных стабилизаторов.

Хотя в настоящее время релейный способ регулирования в чистом виде практически не применяется, такие несомненные его достоинства, как малое время переходного процесса и отсутствие элементов коррекции частотной характеристики в цепи обратной связи, заставляют разработчиков искать новые конструктивные решения с его использованием.

На рис. 4 изображена схема стабилизатора с популярной микросхемой MC34063 фирмы Motorola. Частота собственных колебаний генератора задается емкостью конденсатора С2, частота вынужденных колебаний генератора выше и зависит от максимального тока ключа, устанавливаемого резистором ограничения тока R1. Поскольку скорость нарастания тока в индуктивности зависит от разности входного и выходного напряжений, частота преобразования увеличивается с ростом входного напряжения. Когда напряжение на выводе обратной связи 5 становится равным опорному напряжению, компаратор через логический элемент и триггер запрещает управление выходным ключом на один или несколько периодов частоты генератора. Таким образом, стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов. Коэффициент полезного действия стабилизатора не превышает 70%, основные потери — изза большого падения напряжения на составном транзисторе ключа и резисторе ограничения тока.

Обновленная версия MC34063 — микросхема NCP3063 фирмы ON Semiconductor — имеет более совершенную схему ограничения максимального тока ключа, работающую только в переходных и аварийных режимах, и дополнена температурной защитой.

Температурная защита, предусматриваемая во многих современных микросхемах, предназначенных для силовой электроники, переводит мощные выходные каскады в выключенное состояние при незначительном превышении температуры кристалла относительно максимально допустимой. Тем самым существенно повышается эксплуатационная надежность аппаратуры.

В микросхеме ADP1111 (схема, в состав которой она включена, показана на рис. 5) частота генератора фиксирована и равна 72 кГц. Регулирование выходного напряжения обеспечивается остановкой генератора по достижении выходным напряжением номинального значения, то есть, как и в предыдущей схеме, стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов. При остановленном генераторе собственное потребление микросхемы составляет всего 300 мкА, что делает работу схемы весьма эффективной. Дополнительный усилитель предназначен для построения схем детектора напряжения, усилителя ошибки, либо дополнительного линейного стабилизатора. Версии микросхемы с фиксированным выходным напряжением имеют встроенный делитель в цепи отрицательной обратной связи. У микросхемы есть встроенная защита по току ключа с возможностью уменьшения тока срабатывания защиты внешним резистором RLIM, чем обеспечивается регулировка максимального выходного тока стабилизатора.

Ограничение максимального выходного тока стабилизатора установкой пользователем максимального тока ключа допускает ограниченная номенклатура микросхем. При необходимости можно воспользоваться техническим решением с применением микросхемы — измерителя тока, предлагаемым в .

Используя современные конденсаторы на выходе стабилизатора, пульсации на частоте работы генератора можно сделать весьма малыми. Пульсации же, вызванные прекращением работы выходного ключа, не могут быть меньше гистерезиса компаратора, типовое значение которого равно 2 мВ для MC34063 и 8 мВ для ADP1111, умноженного на отношение выходного напряжения к опорному напряжению.

Модифицированный релейный метод управления используется в одном из последних семейств от National Semiconductor — LM5007, LM5008, LM5010. Схема импульсного стабилизатора на LM5007 показана на рис. 6. В этой схеме время открытого состояния ключа, обратно пропорциональное входному напряжению, устанавливается резистором R1. При выходном токе более 50 мА стабилизатор работает в режиме с непрерывным током дросселя и постоянной частотой переключения, определяемой по формуле:

Частота преобразования не зависит от входного напряжения и нагрузки.

При низком выходном токе преобразователь работает в режиме прерывистого тока дросселя и на пониженных частотах, что позволяет минимизировать потери. Рабочая частота в этом режиме определяется выражением:

Чтобы гарантированно обеспечить нормальную работу стабилизатора с современными конденсаторами, имеющими, как правило, низкие значения эквивалентного последовательного сопротивления, последовательно с конденсатором С2 включают резистор R6. Пульсации выходного напряжения велики, поскольку для работы стабилизатора рекомендуется напряжение пульсации на выводе обратной связи в пределах 25ч50 мВ. При необходимости более низкого уровня пульсации выходного напряжения нагрузку можно подключать параллельно конденсатору С2, либо потребуется включение на выходе стабилизатора дополнительного LC-фильтра, не охваченного цепью отрицательной обратной связи.

Для питания затвора n-канального МОП-транзистора использована схема «зарядового насоса». Конденсатор С4, подключенный к выводу BST, на этапе закрытого состояния ключа заряжается через встроенный диод. На этапе открытого состояния ключа напряжение на конденсаторе суммируется с входным напряжением, что и обеспечивает большее напряжение на затворе транзистора, чем на его стоке.

Как видно из функциональной схемы LM5007, микросхема существенно сложнее рассмотренных выше, и включает в себя узлы, повышающие надежность работы. Защита от пониженного входного напряжения предотвращает отпирание выходного транзистора при входном напряжении менее 6,3 В, когда схема управления уже не способна к адекватным действиям. Тем самым предотвращается выход микросхемы из строя в аварийной ситуации. Защита от повышения выходного напряжения немедленно запирает выходной ключ, если напряжение на выводе FB превысит порог в 2,875 В при внезапном увеличении входного напряжения или отключении нагрузки. Схема ограничения тока устанавливает максимальный ток ключа на уровне 0,725 А и, кроме того, регулирует время открытого состояния ключа, устанавливаемое резистором R2, при включении и перегрузке. При замыкании вывода SD/Ron на «землю» стабилизатор можно выключить, при этом ток, потребляемый от источника питания, равен сумме тока собственного потребления микросхемы 100 мкА и тока через резистор R1.

Более высокие качественные характеристики преобразования обеспечивает техника ШИМ-регулирования, используемая в подавляющем большинстве микросхем понижающих стабилизаторов. Частота преобразования, как правило, постоянна, что позволяет оптимизировать параметры дросселя и конденсатора выходного фильтра и упрощает задачу фильтрации помех на частоте преобразования. Величина пульсаций выходного напряжения существенно меньше, чем в релейных стабилизаторах, но реакция на скачкообразное изменение нагрузки или входного напряжения заметно хуже. Для обеспечения устойчивости обязательна частотная коррекция в цепи отрицательной обратной связи.

Рис. 7 поясняет принцип ШИМ-регулирования с управлением по напряжению. Выходное напряжение или его часть поступает на вход усилителя ошибки, другой вход которого подключен к источнику опорного напряжения Vref. Усиленная разность напряжений подается на вход ШИМ-компаратора, на другой вход которого поступает пилообразное напряжение с частотой задающего генератора. Сравнивая эти два напряжения, компаратор модулирует длительность импульсов, управляющих ключом S. Цепи частотной коррекции условно показаны в виде комплексных сопротивлений Z1 и Z2.

Практическая схема ШИМ-стабилизатора с применением микросхемы TPS5430 из серии Swift™ от Texas Instruments показана на рис. 8. Благодаря высокой частоте задающего генератора — 500 кГц, корректирующие конденсаторы имеют небольшие номиналы, и элементы частотной коррекции интегрированы в микросхему. Использована наиболее сложная из применяемых частотная коррекция типа 3, подробнее о которой можно узнать из публикации , посвященной частотной коррекции импульсных стабилизаторов. На рис. 9 схема изображена с керамическим выходным конденсатором С3. При использовании электролитических конденсаторов элементы коррекции С4, С6, С7, R3 не нужны, достаточно внутренней коррекции.

Микросхема включает в себя схему формирования повышенного напряжения питания драйвера n-канального МОП-транзистора, защиту от пониженного входного напряжения, защиту от повышенного выходного напряжения и тепловую защиту. В качестве датчика тока в схеме ограничения максимального тока ключа используется сопротивление канала открытого МОП-транзистора. При достижении током стока порогового значения ключ выключается до конца текущего периода тактовой частоты. В случае серьезной перегрузки, например, при коротком замыкании на выходе, по сигналу HICCUP источник опорного напряжения закорачивается на «землю» на 10–20 мс с последующим плавным пуском стабилизатора и повторением цикла до устранения перегрузки. Схема плавного пуска обеспечивает линейное нарастание напряжения на входе усилителя ошибки от нуля до величины опорного напряжения за 8 мс. При замыкании вывода ENA на «землю» стабилизатор можно выключить, при этом потребляемый ток не превышает 50 мкА.

Изменение амплитуды пилообразного напряжения обратно пропорционально изменению входного напряжения, что обеспечивает лучшую стабильность и меньшее время реакции на возмущение в виде изменения входного напряжения.

На рис. 9 изображена схема стабилизатора на микросхеме NCV8842 фирмы ON Semiconductor, в которой использована патентованная технология V² управления.

Обычная, относительно медленная, отрицательная обратная связь через усилитель ошибки обеспечивает высокую точность поддержания выходного напряжения в статическом режиме. Частотную коррекцию обеспечивает фильтр нижних частот, образованный большим выходным сопротивлением усилителя ошибки, около 8 МОм, и внешним конденсатором C4. Отсутствие усилителя в цепи быстрой отрицательной обратной связи обеспечивает ей широкую полосу пропускания, что существенно улучшает динамические характеристики стабилизатора.

Драйвер биполярного транзистора-ключа питается повышенным напряжением, что позволяет поддерживать транзистор при открытом состоянии выходного ключа в насыщении. Ключевой транзистор двухэмиттерный, ко второму эмиттеру меньшей площади подключен резистор — датчик тока.

Частота преобразования фиксирована и равна 170 кГц. При помощи импульсов внешней синхронизации, подаваемых на вывод SYNC, можно повысить частоту преобразования до 355 кГц и синхронизировать работу нескольких микросхем в устройстве. При этом можно организовать работу двух или более стабилизаторов со сдвигом фазы для уменьшения импульсного тока через конденсатор на входе стабилизатора, что снижает требования к конденсатору и упрощает его выбор.

Особенность микросхемы — в уменьшении тактовой частоты генератора до четверти от номинального значения, с одновременным уменьшением порога срабатывания защиты по току до 40% от номинального значения, пока напряжение обратной связи не достигнет порога срабатывания в цепи обратной связи по частоте, что обеспечивает уменьшение рассеиваемой мощности в микросхеме и внешних компонентах во время включения и при перегрузках.

Более совершенные динамические характеристики по сравнению со стабилизаторами с управлением по напряжению имеют ШИМ-стабилизаторы с управлением по току, обладающие к тому же лучшей устойчивостью. В дополнение к отрицательной обратной связи по напряжению их схема включает в себя быстродействующую цепь обратной связи по току, как показано на рис. 10. Сигнал обратной связи по току поступает с датчика тока ключа, выделяется на токоизмерительном резисторе RI и суммируется с сигналом обратной связи по напряжению.

Практическая схема стабилизатора с управлением по току на микросхеме SC4518H фирмы Semtech изображена на рис. 11. Частота преобразования фиксированная — 600 кГц, в режиме с внешней синхронизацией — до 1,2 МГц.

Сигнал обратной связи по току снимается с датчика тока, резистора 0,04 Ом, включенного в коллектор ключевого транзистора. Падение напряжения на токоизмерительном резисторе увеличивается усилителем тока, суммируется с пилообразным напряжением, формируемым задающим генератором, и поступает на вход ШИМ-компаратора, становясь опорным сигналом для сигнала обратной связи по напряжению, поступающего с выхода усилителя ошибки. Сигнал с усилителя тока поступает также в схему ограничения тока при перегрузке.

Устойчивость стабилизатора обеспечивается внешними элементами коррекции R3, C4, C5. Схема коррекции наклона пилообразного напряжения устраняет возможность самовозбуждения стабилизатора на субгармониках при коэффициенте заполнения более 50%, к чему склонны стабилизаторы с обратной связью по току. Подробнее о сути явления и способе его устранения — в .

Максимальный ток ключа ограничен схемой защиты от перегрузки по току на уровне 2 А. При длительной перегрузке или коротком замыкании на выходе предпринимаются периодические попытки плавного пуска

В микросхеме LM25005 использовано так называемое «квазитоковое» управление. Как видно из функциональной схемы LM25005 на рис. 12, сигнал обратной связи по току снимается с резистора, включенного последовательно с диодом VD1. Микросхема имеет широкий диапазон входного напряжения — 7–42 В и оптимизирована для применений с высоким входным напряжением. При большом отношении входного напряжения к выходному коэффициент заполнения становится очень мал, и неизбежные из-за наличия паразитных элементов в схеме искажения формы тока ключа на датчике тока ухудшают характеристики регулирования. Напротив, длительность импульса тока через диод в таком случае составляет значительную часть периода, и искажения на фронтах импульса сказываются в меньшей степени. Схема выборки и хранения формирует на выходе постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде тока через токоизмерительный резистор, а в сумматоре восстанавливается пилообразная составляющая. Ток, заряжающий конденсатор С3, на котором формируется пилообразный сигнал, зависит от входного и выходного напряжений, а для устранения колебаний на субгармониках в зарядном токе присутствует постоянная составляющая, корректирующая наклон «пилы».

Уникальна схема контроля тока ключа и защиты от перегрузки. При корректной работе восстановленный сигнал пропорционален току ключа и, если его амплитуда превышает порог компаратора ограничения тока (1,75 В), ключ немедленно запирается. При малой индуктивности дросселя или высоком входном напряжении ток через ключ может превысить допустимую величину изза задержки распространения в компараторе. При подобной перегрузке схема выборки/хранения детектирует чрезмерное значение тока на этапе открытого состояния ключа, ключ запирается, и пропускается несколько импульсов, пока напряжение на выходе сумматора не станет меньше 1,75 В.

Еще одна особенность микросхемы — в гарантированной зарядке конденсатора вольтодобавки С7 при малой нагрузке через ключ, подключенный к выводу PRE, открывающийся на 250 нс в каждом цикле на этапе закрытого состояния выходного ключа.

Частота задающего генератора устанавливается резистором R3 в пределах 50–500 кГц, подачей синхронизирующих импульсов на вывод SYNC генератор можно заставить работать на частоте более высокой, чем частота собственных колебаний.

Плавный пуск обеспечивается зарядкой до опорного напряжения конденсатора С4, подключенного к выводу SS, а в итоге — к неинвертирующему входу усилителя ошибки, при постоянном токе 10 мкА. Изменяя емкость конденсатора, можно изменить время задержки выхода стабилизатора в номинальный режим.

На рис. 13 показана схема стабилизатора с синхронным выпрямлением и управлением по среднему току дросселя с применением микросхемы контроллера MAX5061 фирмы Maxim. Управление по среднему току дросселя свободно от проблем, связанных с усилением коротких импульсов тока, маскированием помех на их фронтах, задержками распространения сигнала, присущих методу управления по максимальному току ключа.

Поскольку стабилизатор рассчитан на большой выходной ток, мощные выходные транзисторы — внешние. Энергия передается в нагрузку и запасается в индуктивности, когда открыт транзистор верхнего плеча. В это время транзистор нижнего плеча закрыт. И, наоборот, при открытом транзисторе нижнего плеча, транзистор верхнего плеча закрыт, а энергия, запасенная в индуктивности, ретранслируется в нагрузку. Схемы с синхронным выпрямлением особенно эффективны при низких выходных напряжениях. Потери в транзисторе нижнего плеча многократно меньше, чем в диоде, который он заменяет.

Цепь обратной связи по току состоит из резистора датчика тока R1, включенного последовательно с дросселем, прецизионного дифференциального усилителя тока, усилителя ошибки по току и ШИМ-компаратора. Выходное напряжение усилителя ошибки по току представляет собой усиленную разность между выходным напряжением усилителя ошибки по напряжению и усилителя тока. Этим обеспечивается регулировка тока дросселя в соответствии с выходным напряжением. Частотная характеристика усилителя ошибки по току имеет спад на высоких частотах, что ослабляет влияние шумов и помех в сигнале с датчика тока. Внешние элементы коррекции частотной характеристики, требующие тщательного расчета, подключены к выводу CLP, соединенному с выходом усилителя ошибки по току.

Плавный пуск организован подачей линейно нарастающего напряжения 0–0,7 В с 5-разрядного ЦАП на третий (неинвертирующий) вход усилителя ошибки по напряжению. Пока напряжение на выходе ЦАП меньше опорного напряжения 0,6 В, схема работает под управлением ЦАП, далее переходит в режим работы с опорным напряжением.

Частота преобразования устанавливается в пределах от 125 кГц до 1,5 МГц внешним резистором RT, подключенным к многофункциональному выводу RT/SYNC/EN. Соответствующими сигналами, подаваемыми на этот вывод, стабилизатор можно синхронизировать от внешнего генератора или выключить.

При максимально допустимом входном напряжении 27 В выходное напряжение не может превышать 5,5 В, максимального входного синфазного напряжения усилителя тока, ограниченного напряжением встроенного стабилизатора, питающего все узлы микросхемы.

Еще один пример стабилизатора с синхронным выпрямлением с использованием микросхемы MIC2285 фирмы Micrel, работающей с частотой преобразования 8 МГц, изображен на рис. 14. Коэффициент полезного действия конкретной схемы стабилизатора достигает 90%. Транзистор верхнего плеча p-канальный, соответственно отсутствует схема вольтодобавки для питания его драйвера.

При выходном токе, не превышающем 60 мА, при подаче высокого логического уровня на вывод LOWQ схему можно перевести в режим LDO-стабилизатора, что позволит уменьшить собственное потребление схемы и снизить уровень шумов в выходном напряжении.

Похожими возможностями обладает микросхема NCP1500, которая работает в качестве понижающего стабилизатора с синхронным выпрямлением при наличии импульсов синхронизации, автоматически переключаясь в режим с пропусками импульсов при малой нагрузке, а при отсутствии импульсов синхронизации схема переключается в режим линейного LDO-стабилизатора.

Микросхемы импульсных преобразователей, предназначенные для применения в компьютерах и портативной аппаратуре, имеют сложные функциональные схемы, включают в себя по несколько каналов импульсных и линейных стабилизаторов с управляемым по цифровым входам выходным напряжением, определенным порядком их включения и другими дополнительными функциями. Пример подобной микросхемы — MPC18730 от Freescale Semiconductor, управляемая микроконтроллером по трехпроводному интерфейсу и включающая в себя два понижающих импульсных стабилизатора с синхронным выпрямлением, один повышающий импульсный преобразователь и три линейных LDO-стабилизатора.

Производители микросхем стремятся максимально интегрировать в кристалл компоненты и функции стабилизатора, но не все возможно. Мала номенклатура микросхем со встроенным диодом, технология быстродействующих диодов плохо сочетается с технологией интегральных микросхем, да и площадь, занимаемая диодом на кристалле, слишком велика. В их числе одна из первых микросхем импульсного стабилизатора фирмы Motorola — μA78S40, медленный встроенный диод которой сам производитель рекомендует заменять внешним быстродействующим, и LT1572 от Linear Technology со встроенным диодом Шоттки (1 А, 20 В). Экзотикой остается и микросхема MIC33050 от Micrel, 0,5-А стабилизатор с интегрированным дросселем, работающий на частоте 4МГц.

Облегчают выбор подходящей микросхемы интерактивные таблицы, размещенные на сайтах производителей, позволяющие осуществлять сортировку по выбранным параметрам. Бесплатные программы, такие как Webench от National Semiconductor, Swift Designer Tool и SwitcherPro™ от Texas Instruments, LTSpice/SwitcherCAD III от Linear Technology, содержат большое количество примеров схем преобразователей различной конфигурации, позволяют рассчитать параметры внешних компонентов, моделировать схему стабилизатора и наблюдать сигналы в различных цепях схемы.

Литература

Скачать статью в формате PDF

Другие статьи по данной теме:

  • Системы бесконтактной идентификации объектов
  • Краткий курс HDL. Часть 11. Асинхронные частоты, пересечение клоковых доменов и синхронизация
  • Усовершенствованный модуль ECCP (ШИМ) и его применение
  • Новый хост-контроллер USB FT311D компании FTDI для мобильных устройств с операционной системой Android
  • Практический способ программной эмуляции Secure Digital хоста
  • AC/DC-конвертеры Vicor с коррекцией коэффициента мощности
  • FreeRTOS. Взгляд изнутри
  • Аппаратные мосты FTDI для интерфейса USB

Сообщить об ошибке

Если Вы заметили какие-либо неточности в статье (отсутствующие рисунки, таблицы, недостоверную информацию и т.п.), просьба сообщить нам об этом. Пожалуйста укажите ссылку на страницу и описание проблемы.

Импульсные стабилизаторы напряжения на микросхемах и транзисторах

Стабилизатор напряжения с широтно-импульсным управлением А. Колдунова (рис. 7.1) является усовершенствованным вариантом стабилизатора П. Беляцкого.

Рис. 7.1. Схема стабилизатора регулируемого напряжения (0…25 В) с широтно-импульсным управлением.

На микросхеме DA1 типа КР1006ВИ1 собран генератор прямоугольных импульсов с широтно-импульсным управлением. Генератор питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD1. Выходные импульсы с генератора поступают на двухкаскадный транзисторный ключ (транзисторы VT2 и ѴТЗ), коммутирующий индуктивный накопитель энергии — катушку индуктивности (дроссель) L1. Выходное напряжение заряжает конденсатор большой емкости СЗ. Напряжение, снимаемое с этого конденсатора, через регулируемый резистивный делитель R7 и R8 поступает на базу транзистора ѴТ1, управляющего длительностью генерируемых импульсов, и, следовательно, определяющего величину энергии, накапливаемой в индуктивном накопителе энергии.

Величину выходного напряжения можно изменять в пределах от 0 до 25 В при величине питающего напряжения 40 В. Поскольку устройство имеет высокий КПД, то при токе нагрузки менее 200 мА теплоотвод для транзистора VT2 не обязателен.

Дроссель L1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10… 15 мм проводом ПЭВ-2 0,6…0,8 мм до заполнения и залит парафином для снижения свиста. Импульсные стабилизаторы обладают более высоким КПД при среднем и большом токе нагрузки, однако при малом токе КПД у них меньше.

Схема устройства, показанная на рис. 7.2, лишена такого недостатка . Это позволяет применять его практически в любой аппаратуре: как в различных цифровых, так и в звуковоспроизводящих и радиоприемных устройствах.

Технические характеристики:

Ток холостого хода, не более — 0,25 мА.

Длительный номинальный ток нагрузки — 100 мА.

Максимальный ток нагрузки — 200 мА.

Входное напряжение — 11… 15 в.

Выходное стабилизированное напряжение — 9 В.

КПД: при входном напряжении 11 Б и номинальном токе нагрузки — 82% при 13 б и токе нагрузки 10 мА — 65%; 100 мА — 72%; 200 мА — 69%.

Коэффициент стабилизации при номинальном токе нагрузки не менее — 300.

Амплитуда пульсаций при максимальном токе нагрузки не более 2 мВ.

Стабилизатор (рис. 7.2) содержит коммутирующий составной транзистор VT1, VT2, коммутирующий диод VD2 и дроссель L1. В узел управления входят опорный элемент на транзисторе ѴТЗ и компаратор DA1. На выходе стабилизатора включен транзисторный фильтр ѴТ4, ѴТ5. Основа узла управления — компаратор DA1 на ОУ типа К140УД12. К его инвертирующему входу подключен микромощный опорный элемент, выполненный на обратносмещенном эмиттерном переходе транзистора ѴТЗ. Напряжение его стабилизации (лавинного пробоя) 7…7,5 В обеспечивается при токе 20…30 мкА.

Рис. 7.2. Схема экономичного импульсного стабилизатора напряжения.

На неинвертирующий вход ОУ подается сигнал с резистивного делителя R5 — R7. Выходное напряжение регулируется потенциометром R6.

Конденсатор СЗ увеличивает фазовый сдвиг сигнала обратной связи, что необходимо для циклического характера работы устройства. Он же определяет рабочую частоту и в значительной мере влияет на величину пульсаций.

Выход компаратора подключен к базе составного транзистора (VT1, VT2) через резистор R3, задающий ток управления, и стабилитрон VD1, который обеспечивает отсечку управляющего тока и надежное закрывание коммутирующего транзистора во всем интервале входного напряжения. Конденсатор С2 подавляет высокочастотные помехи.

На выходе стабилизатора включен не традиционный LC-фильтр, а транзисторный, что позволяет улучшить динамические характеристики устройства и подавить пульсации не менее чем на 40 дБ. У транзисторного фильтра есть еще одно преимущество — «мягкое» включение стабилизатора: его выходное напряжение плавно нарастает в течение 2…4 с. Негативным моментом использования транзисторного фильтра является снижение КПД стабилизатора на 6…8%.

Дроссель L1 содержит 28 витков провода ПЭВ-2 0,57, намотанного на броневом магнитопроводе Б14 из феррита 2000НМ. Немагнитный зазор 0,2 мм в магнитопроводе обеспечен прокладкой из бумаги.

Транзисторы устройства при номинальном токе не требуют теплоотвода. Если стабилизатор предполагают эксплуатировать при токе нагрузки более 50 мА, то транзистор ѴТ1 должен быть типа КТ81х и его следует установить на теплоотвод площадью 10… 15 смг. Допустимо использовать транзисторы КТ639, КТ644, тогда выходной ток стабилизатора можно увеличить до 0,5 А.

Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения, построенного на микросхеме КР142ЕП1А, изображена на рис. 7.3. Источник опорного напряжения микросхемы питается непосредственно входным напряжением стабилизатора, а пороговое устройство — стабилизированным, снимаемым с вывода 6 (оно поступает через транзистор ѴТ1, являющийся усилителем тока).

Коммутирующим элементом стабилизатора, собранным на транзисторах ѴТ2, ѴТЗ, управляет импульсный сигнал, снимаемый с выводов 2, 3 микросхемы. На базу (выв. 4) внутреннего составного транзистора микросхемы, служащего встроенным коммутирующим элементом, сигнал поступает с выхода порогового устройства (выв. 11). Сигнал обратной связи снимается с выхода стабилизатора и через резистивный делитель напряжения R6 и R9 подводится ко входу дифференциального усилителя порогового устройства (выв. 12). На второй вход усилителя (выв. 13) подано стабильное напряжение с источника опорного напряжения.

Рис. 7.3. Типовая схема импульсного стабилизатора напряжения на микросхеме КР142ЕП1А.

При работе микросхемы в составе ключевого стабилизатора пороговое устройство переключается с частотой, зависящей от параметров элементов стабилизатора, режима микросхемы и тока нагрузки. Если при воздействии дестабилизирующих факторов выходное напряжение стабилизатора изменяется, то в силу действия обратной связи изменяется и частота переключения, причем так, что выходное напряжение возвращается к установленному уровню.

Если по тем или иным причинам необходимо, чтобы работа порогового устройства была синхронизирована с частотой какого-либо внешнего генератора, его синхронизирующий сигнал подают на выводы 14 и 15 микросхемы. Это дает возможность строить импульсные стабилизаторы с широтно-импульсным {ШИ) регулированием. Частота переключения коммутирующего элемента в ШИ стабилизаторе постоянна, а под влиянием дестабилизирующих факторов изменяется соответствующим образом длительность открытого состояния коммутирующего элемента.

Основные электрические характеристики микросхемы:

Входное напряжение (подводимое к выв. 5) — 10…40 В.

Максимальная частота коммутации при входном напряжении 40 В, выходном токе 50 мА и температуре окружающей среды -Ю…+25°С — до 300 кГц.

Для получения стабильных выходных напряжений +12 и +5 В от автомобильного или иного аккумулятора напряжением 9… 12 (9… 18) В может быть использован повышающий импульсный стабилизатор напряжения (рис. 7.4), на выходе которого включены микросхема DA2 типа 7812 на напряжение 12 В и микросхема DA3 типа 7805 на напряжение 5 В.

Рис. 7.4. Схема повышающего импульсного стабилизатора напряжения.

Повышающий импульсный стабилизатор напряжения собран на микросхеме DA1 типа UC3843N, выход которой подключен к ключевому полевому транзистору VT1 типа BUZ11. В схеме используется дроссель индуктивностью 50 мкГн (20…60 мкГн). Он намотан на ферритовом кольце К25х11×22 1000НМ и содержит 20 витков максимально толстого провода. Диод выпрямителя — типа 1N5818. Напряжение на конденсаторе С6 — 18 В.

Частота преобразования 50 кГц. Выходной ток преобразователя до 3 А при КПД примерно 70%.

Двухполярный импульсный стабилизатор напряжения, предназначен для питания измерительного прибора, его схема показана на рис. 7.5. Стабилизатор выполнен на основе специализированной микросхемы МАХ743.

Рис. 7.5. Схема двухполярного импульсного стабилизатора напряжения.

Для создания современных импульсных стабилизаторов напряжения с высокой рабочей частотой (более 100 кГц) и КПД до 90% и выше разработана специализированная микросхема управления типа UC3843 фирмы UNITRODE CORP.

Для создания серии импульсных стабилизаторов напряжения может быть использован типовой блок управления, в состав которого входит микросхема UC3843 (рис. 7.6).

Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа с защитой от перегрузок по току с использованием типового блока управления показана на рис. 7.7.

Дроссель L1 (рис. 7.6) намотан на кольце К10x6x4,5 из пермаллоя МП140 и содержит 5 витков жгута из 6 проводов ПЭВ 0,51 мм, уложенных по всему периметру кольца в один слой. Дроссель L1 (рис. 7.7) выполнен на кольце К19x11x4,8 из того же материала и содержит 12 витков из 10 скрученных вместе проводов того же диаметра.

Рис. 7.6. Схема типового блока управления с микросхемой UC3843.

Рис. 7.7. Схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа.

Трансформатор Т1 намотан на кольце К10x6x3 2000НМ1. Вторичная обмотка II намотана проводом ПЭВ 0,2 мм и содержит 200 витков, равномерно уложенных по периметру. Первичная обмотка — 1 виток многожильного провода сечением 1 мм2, проходящего через отверстие кольца. Концы его подключены к стоку транзистора VT2 и точке соединения катода диода VD1 и левого по схеме вывода дросселя L1. Необходимо соблюдение полярности подключения обмоток.

Основные характеристики стабилизатора: входное напряжение— 8… 15 В; выходное напряжение — 5 В; максимальный выходной ток — 10 А\ амплитуда пульсаций выходного напряжения — не более 100 мВ, нестабильность выходного напряжения — 2%; частота преобразования — 100 кГц’, среднее значение КПД — 90%.

Усовершенствованный вариант схемы предыдущего стабилизатора (рис. 7.8) имеет повышенный КПД за счет использования нового схемотехнического решения, которое позволяет значительно уменьшить падение напряжения на коммутирующем диоде.

Суть этого решения состоит в том, что коммутирующий диод заменяется на биполярный или полевой транзистор. Его включают, когда диод должен быть открыт, а выключают — когда закрыт. Падение напряжения на открытом транзисторе может быть в 5… 10 раз меньше, чем даже на диоде ИІотки. Так, за счет использования в качестве коммутирующего диода п-канального полевого транзистора IRF3205 (ѴТЗ) с сопротивлением открытого канала 8 мОм, падение напряжения на нем не превышает 100 мВ при максимальном токе нагрузки. Для сравнения — соответствующее падение напряжения в тех же условиях для диодов Шотки достигает 500 мВ.

Рис. 7.8. Схема усовершенствованного варианта импульсного стабилизатора.

Рис. 7.9. Схема импульсного стабилизатора с повышенной эффективностью преобразования.

При примерно тех же основных параметрах потери в новом варианте стабилизатора снижены до минимума, его КПД приближается к 95%.

Еще одна схема импульсного стабилизатора с использованием полевого транзистора показана на рис. 7.9.

Большинство его характеристик в основном такие же, как и у схемы на рис. 7.7, однако амплитуда пульсаций выходного напряжения снижена до 80 мВ, а частота преобразования повышена до 120 кГц. При этом среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения составляет не менее 95%.

Данные намоточных элементов те же, что и для схемы на рис. 7.7.

Источник: Шустов М. А. Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.

Схемотехника микросхем импульсных стабилизаторов напряжения – Полупроводниковая силовая электроника

Схемотехника и особенности применения отечественных микросхем для источников питания достаточно широко освещены в литературе . Описание особенностей работы импульсных источников питания также можно найти в специальной литературе, например, . Как известно, в импульсных источниках питания входное нестабилизированное напряжение преобразуется в достаточно высокочастотное (более 20 кГц). При этом, чтобы получить требуемый уровень стабилизации, необходимо провести регулирование коэффициента заполнения импульсного напряжения и затем осуществить процесс выпрямления, что и обеспечивает стабильное постоянное выходное напряжение источника питания. В понижающих импульсных стабилизаторах значение выходного напряжения (£/вых) всегда ниже входного (ί/χ) и определяется простым выражением :

где t — время открытого состояния выходного ключевого транзистора; Т— период следования импульсов.

Коэффициент полезного действия (КПД) преобразования таких микросхем достаточно высокий — 70—95%, поскольку их входная цепь «развязана» с выходной по постоянному току.

Как известно, импульсные стабилизаторы напряжения могут работать с использованием как релейного (гистерезисного) способа преобразования, так и путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ) (с регулированием по напряжению или по току) .

На рис. 3.31 приведена структурная схема релейного импульсного понижающего стабилизатора напряжения, построенная на основе микросхемы IL34063, которая может применяться в понижающих, повышающих и инвертирующих импульсных стабилизаторах.

Здесь рабочая частота колебаний задается выбором соответствующих численных значений емкости конденсатора СЗ и сопротивления резистора R1. Кроме того, рабочая частота стабилизатора повышается с ростом входного напряжения, поскольку при этом увеличивается скорость нарастания тока в индуктивности L1. Когда напряжение на выводе 5 цепи обратной связи достигает значения, равного значению опорного напряжения, компаратор через логический элемент и триггер закрывает выходной каскад и прерывает прохождение импульсов на выход 2 микросхемы. Стабилизатор работает в режиме генерации пакетов импульсов, т.е. когда величина напряжения на выводе 5 больше величины опорного напряжения 1,25 В, на выходе присутствуют импульсы, а когда ниже — импульсы отсутствуют. Наличие пульсаций на входе обратной связи — обязательное условие нормальной работы импульсного гистерезисного стабилизатора. Так, на выходе представленного на рис. 3.31 понижающего стабилизатора значение пульсаций напряжения составляет 120 мВ. Для того чтобы его уменьшить до 40 мВ, к выходу стабилизатора дополнительно подключается фильтр L2, С4. КПД такого стабилизатора составляет -80%.

Рис. 3.31. Структурная схема релейного импульсного стабилизатора напряжения с микросхемой IL34063, где: С1 — конденсатор электролитический емкостью 100 мкФ ± 10%; С2 — конденсатор емкостью 470 пФ ± 10%; СЗ — конденсатор электролитический емкостью 470 мкФ ± 10%; С4 — конденсатор электролитический емкостью 100 мкФ ± 10%; R1 — резистор сопротивлением 0,33 Ом ± 5%; R2 — резистор сопротивлением 1,2 кОм ± 5%; R3 — резистор сопротивлением 3,6 кОм ± 5%; L1 — индуктивность 220 мкГн; L2 — индуктивность 1,0 мкГн; VD1 — диод

Максимальное численное значение величины выходного тока микросхемы импульсного стабилизатора напряжения IL34063 составляет от 0,8 до 1,5 А.

Как известно , более качественные характеристики имеют импульсные стабилизаторы, использующие метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Их рабочая частота, как правило, постоянна, что позволяет оптимизировать параметры индуктивности и емкости выходного фильтра и упрощает решение задачи фильтрации помех. Численные значения пульсаций выходного напряжения таких стабилизаторов значительно меньше, чем в релейных. Недостаток ШИМ-стабилизаторов с управлением по напряжению — реакция на скачкообразное изменение тока нагрузки или входного напряжения. Для обеспечения их устойчивости обязательно использование частотной коррекции в цепи отрицательной обратной связи.

Более совершенные динамические характеристики по сравнению со стабилизаторами с управлением по напряжению имеют ШИМ-стабилизаторы с управлением по току. Они же обладают и лучшей устойчивостью. В дополнение к цепи отрицательной обратной связи по напряжению их структурная схема включает и быстродействующую цепь обратной связи по току. Как правило, сигнал обратной связи по току поступает отдатчика тока выходного ключа, выделяется на токоизмерительном резисторе и суммируется с сигналом обратной связи по напряжению.

В отечественном серийном производстве выпускается широкий спектр микросхем для понижающих импульсных стабилизаторов с ШИМ-регулированием — IL2576, IL2596,1L1501, ΙΖ1583, ΙΖ1591, ΙΖ1412 и ΙΖ2307. Рассмотрим более подробно схемотехнику и особенности применения этих наиболее распространенных ИМС.

Так, микросхемы IL2576, IL2596, IL1501 предназначены для импульсных стабилизаторов напряжения с фиксированным выходным напряжением 3,3; 5,0 и 12 В, а также для стабилизаторов с регулируемым внешним резистивным делителем на напряжение в диапазоне 1,2—37 В. Их выходной ток достигает 3 А. Рабочая частота фиксирована и составляет 52 кГц для IL2576 и 150 кГц для IL2596 и IL1501.

Рассмотрим более детально работу импульсного стабилизатора, построенного на основе микросхемы IL1501 (рис. 3.32, 3.33). Микросхема имеет встроенный источник опорного напряжения, примерно равного ширине запрещенной зоны полупроводника — 1,235 В. Опорное напряжение подается на неинвертирующий вход усилителя ошибки А1, на инвертирующий вход усилителя через резистивный делитель R1/R2 подается часть выходного напряжения. Усиленная разность напряжений через блок частотной компенсации поступает на инвертирующий вход ШИМ-компаратора А2. На его неинвертирующий вход подается пилообразное напряжение внутреннего генератора на частоту 150 кГц. Ширина импульса на выходе ШИМ-компаратора тем больше, чем меньше напряжение на выходе стабилизатора, причем коэффициент заполнения может регулироваться от 0 до 100%. Рассмотренная цепь обеспечивает регулирование по напряжению.

Рис. 3.32. Функциональная схема микросхемы IL1501, где: А1 — усилитель; А2—А4 – компараторы; G1 – источник постоянного напряжения 200 мВ; G2 – источник постоянного напряжения 220 мВ; Rl — R3 — резисторы; VT1, VT2 — транзисторы

В микросхеме предусмотрена защита от превышения рабочего тока выходного транзистора и критической температуры кристалла. При превышении тока резистора R3 компаратор АЗ автоматически выключает внутренний генератор, а компаратор А4 — драйвер выходного транзистора. В результате транзистор отключается, и на выходе импульсы отсутствуют. При превышении температуры кристалла Т > 150 °С срабатывает встроенный блок температурной защиты и блокируется прохождение импульсов на выходной транзистор. Микросхема также имеет вход управления SD с ТТЛ уровнями управляющего напряжения. Подача на этот вход напряжения меньше 0,6 В разрешает работу стабилизатора, выше 2,0 В — блокирует его работу. В рабочем состоянии типовое значение тока потребления составляет 5 мА, в режиме сброса — 150 мкА.

Рис. 3.33. Блок-схема импульсного стабилизатора напряжения с микросхемой IL1501, где: Cl, С2 — конденсаторы электролитические; L1 — катушка индуктивности; VD1 — диод Шоттки 1Ν5825

Отечественные микросхемы ΙΖ1583, ΙΖ1591, ΙΖ1412, ΙΖ2307 — это регуляторы с управлением по току. Предназначены они для проектирования энергосберегающих импульсных стабилизаторов напряжения с регулируемым выходным внешним резистивным делителем напряжения от 1,2 до 21 В (ΙΖ1583 и ΙΖ1591), от 0,92 до 16 В (ΙΖ1412) и от 0,925 до 20 В (ΙΖ2307). Значение выходного тока у ΙΖ1583 и 1Ζ2307 достигает величины 3 А и 2 А, соответственно, у ΙΖ1591 и ΙΖ1412. Рабочая частота этих микросхем фиксирована и составляет 330—385 кГц.

В микросхеме ΙΖ2307 (рис. 3.34), кроме того, предусмотрена возможность синхронного выпрямления — вместо внешнего выпрямляющего диода Шоттки используется внутренний МОП-транзистор, падение напряжения которого во включенном состоянии меньше, чем у открытого диода Шоттки. Пониженное значение опорного напряжения (0,92—0,925 В) у ΙΖ1412, ΙΖ2307 и синхронное выпрямление у ΙΖ2307 позволяют создавать на их основе импульсные стабилизаторы с высоким КПД. Это особенно важно для источников питания с низким выходным напряжением.

На рис. 3.35 представлена блок-схема малогабаритного энергосберегающего импульсного стабилизатора напряжения, построенного на базе микросхемы ΙΖ2307.

Как видно из этого рисунка, для построения стабилизатора требуется минимальное количество внешних дискретных элементов. Даже любой радиолюбитель легко может построить это энергосберегающее устройство для использования в бытовой аппаратуре.

Рис. 3.34. Функциональная схема микросхемы ΙΖ2307

Алгоритмы работы микросхем ΙΖ1583, ΙΖ1591, ΙΖ1412 и ΙΖ2307 достаточно близки. Рассмотрим для примера работу стабилизатора, построенную на основе микросхемы ΙΖ1412 (рис. 3.36). Величина напряжения на выводе СОМР микросхемы всегда будет пропорциональна значению пикового тока индуктивности стабилизатора. В начале рабочего цикла микросхемы верхний транзистор VT4 закрыт, нижний транзистор VT5 открыт.

Значение напряжения на выводе СОМР выше, чем на выходе усилителя токового сигнала, и, следовательно, на выходе ШИМ-компаратора присутствует низкий уровень напряжения. Высокий уровень тактирующего сигнала внутреннего генератора переключает RS-триггер, выходы которого закрывают транзистор VT5 и открывают VT4. В индуктивности через транзистор VT4 начинает протекать ток от входного источника. Возрастающий ток индуктивности создает падение напряжения на резисторе R2, которое усиливается усилителем токового сигнала. Пилообразное напряжение внутреннего генератора суммируется с выходным напряжением усилителя токового сигнала и сравнивается ШИМ-компаратором с выходным напряжением усилителя ошибки.

Когда сумма напряжений усилителя токового сигнала и генератора пилообразного сигнала превышает напряжение на выводе СОМР, RS триггер переключается и транзисторы VT4 и VT5 возвращаются в исходное состояние. Суммирование значений выходного напряжения усилителя токового сигнала и генератора пилообразного сигнала приводит к тому, что к управлению по напряжению добавляется управление по току. Если суммарное напряжение меньше напряжения на выводе СОМР, то низкий уровень напряжения на выходе внутреннего генератора тактирующего сигнала «сбрасывает» RS-триггер. Выход усилителя ошибки усиливает разницу напряжений между входом обратной связи FB и опорным напряжением, равным 0,92 В.

Рис. 3.36. Функциональная схема микросхемы IZ1412

Если напряжение на входе FB меньше 0,92 В, напряжение на выводе СОМР увеличивается и наоборот. Таким образом, ширина импульса на выходе ШИМ- компаратора тем больше, чем меньше напряжение на выходе стабилизатора.

Выходное напряжение импульсного стабилизатора определяется резистивным делителем R3/R2 по формуле

где UFB = 0,92В — напряжение обратной связи на выводе FB.

Типовое значение R2 = 10 кОм. Частота работы микросхемы — 380 кГц. Однако в режиме короткого замыкания (t/FB = 0) частота уменьшается до 240 кГц.

Микросхема имеет вход управления EN, который работает следующим образом: если напряжение на нем меньше 0,4 В, то работа стабилизатора блокируется, а выше 3,0 В — его работа разрешается. В рабочем состоянии типовое значение тока потребления составляет 1,1 мА, в режиме сброса — всего 23 мкА. Необходимо отметить то, что низкие значения токов потребления достигнуты благодаря изготовлению микросхемы по совмещенной комбинированной БиКДМОП-технологии, позволяющей реализовать достоинства биполярных, пМОП, рМОП (КМОП) и высоковольтных ДМОП-транзисторов. Микросхема также имеет регулируемую подключаемую внешней емкостью к выводу SS функцию «мягкого старта», которая позволяет минимизировать ток потребления и исключить вероятность перегрузки выхода при старте микросхемы, что существенно повышает ее надежность.

На рис. 3.37 представлена блок-схема энергосберегающего импульсного стабилизатора напряжения, построенного на базе микросхемы IZ1412 и одиннадцати «внешних» по отношению к микросхеме дискретных элементов.

Как известно, характеристики импульсного стабилизатора напряжения определяются не только электрическими параметрами используемой микросхемы, но и параметрами схемы «обвязки» — емкостей, индуктивности, диода. На примере определения параметров «внешних» компонентов микросхемы IZ1412 покажем основные правила их выбора .

Так, индуктивность L1 обеспечивает постоянное численное значение тока в нагрузке даже при допустимых изменениях входного напряжения. Чем больше индуктивность, тем меньше будут пульсации тока и, как результат, меньше и пульсации выходного напряжения.

Однако существенное увеличение значения индуктивности приведет к увеличению габаритов стабилизатора, последовательного сопротивления и/или к уменьшению тока насыщения. Поэтому на практике рекомендуется применять следующее правило: пульсации тока в индуктивности Δ/L не должны превышать 30% максимального ограничения тока выходного ключевого транзистора (для IZ1412 это 3,4 А). Тогда значение индуктивности может быть рассчитано по формуле:

где fs = 380 кГц — рабочая частота микросхемы.

Индуктивность не будет насыщаться при достижении максимального тока. Максимальный ток индуктивности /Ыакс может быть рассчитан по формуле:

Выходной выпрямительный диод проводит ток индуктивности, когда верхний транзистор VT4 закрыт. Для повышения КПД импульсного стабилизатора рекомендуется использовать диод Шоттки, обратное пробивное напряжение которого больше, чем максимальное входное напряжение стабилизатора UBX МАКС, и максимальный ток больше тока нагрузки стабилизатора /вых.

Входное напряжение стабилизатора может изменяться, поэтому на входе необходим конденсатор С1. Лучше всего использовать керамический конденсатор, поскольку у него небольшое эквивалентное последовательное сопротивление Resr. Можно также применять электролитический или танталовый конденсатор с низким значением /?ESR. Действующее значение тока конденсатора С1 можно определить с помощью уравнения:

В худшем случае, когда UBX = 2 t/Bblx, /С1 = /вых/2. Необходимо выбирать конденсатор, диапазон токов которого превышает половину максимального тока нагрузки стабилизатора /вых. Пульсации входного напряжения Δί/ΒΧ определяются выражением:

В отличие от релейного стабилизатора, для работы импульсного стабилизатора с ШИМ-регулированием не требуется наличия пульсаций выходного напряжения. Значение пульсаций напряжения на выходе А1/вых определяется в основном типом используемого конденсатора и вычисляется по формуле:

Применять можно керамический, танталовый или электролитический конденсаторы с низким значением эквивалентного последовательного сопротивления Resr. Самые низкие значения Resr у керамических конденсаторов, поэтому для них выражение (3.19) упрощается:

При С6 = 22 мкФ, LI = 15 мкГн,/5 = 380 кГц, UBX = 5 В, UBb]X = 3,3 В значение пульсаций выходного напряжения составляет всего 2,9 мВ.

Значения эквивалентного последовательного сопротивления Resr у электролитических и танталовых конденсаторов больше, чем у керамических. Для них выражение (4.19) имеет следующий вид:

Таким образом, при выборе выходного конденсатора следует иметь в виду, что для уменьшения пульсаций выходного напряжения необходимы конденсаторы с малым последовательным сопротивлением Resr.

Устойчивость работы стабилизатора обеспечивают внешние элементы коррекции С4, СЗ, R1. Схема коррекции наклона пилообразного напряжения устраняет возможность самовозбуждения стабилизатора на субгармониках, особенно при коэффициенте заполнения более 50%, который присущ стабилизаторам с обратной связью по току. Используется коррекция по типу «полюс—нуль» частотной характеристики с несколькими полюсами и нулями. Как известно, для обеспечения устойчивости систем с отрицательной обратной связью необходимо, чтобы фазовый сдвиг был меньше 180е на всех частотах, на которых коэффициент передачи цепи обратной связи превышает единицу. Для этого проще всего включить в схему емкость, с помощью которой можно задать частоту (полюс) и наклон характеристики, равный —6 дБ/октава (20 дБ/декада). За счет этого в большей части полосы пропускания фазовый сдвиг будет равен 90°. Иногда лучший результат можно получить, если использовать схему коррекции, которая сначала обеспечивает спад усиления с наклоном 6 дБ/октава (20 дБ/декада), а затем, начиная с некоторой частоты, — ровную характеристику (нуль характеристики). Схема коррекции, применяемая для микросхемы IZ1412, имеет несколько «полюсов» и «нулей» характеристики.

Коэффициент усиления петли обратной связи определяется выражением

где RBb]X – значение сопротивления нагрузки; Gcs = 1,95А/В – крутизна усилителя тока; ΛνΕΑ = 400 В/В — коэффициент усиления усилителя ошибки.

Микросхема ΙΖ1412 имеет два полюса характеристики. Один определяется компенсирующей емкостью С4 и выходным сопротивлением усилителя ошибки. Второй — выходным конденсатором С6 и резистором нагрузки ЛВЬ|Х:

где Gea = 830 мкА/В — крутизна усилителя ошибки.

Система имеет один «нуль» характеристики, обусловленной компенсирующей емкостью С4 и компенсирующим резистором RI

Если емкость выходного конденсатора С6 большая и/или сопротивление Resr велико, возможны и другие «нули» характеристики системы. «Нуль», определяемый Resr и С6, равен

Для обеспечения устойчивости системы важно правильно выбрать частоту единичного усиления петли обратной связи (fc). Слишком низкая частота приводит к медленной реакции микросхемы на изменения нагрузки, слишком высокая частота может привести к нестабильности системы. На практике лучше использовать частоту единичного усиления петли обратной связи, не превышающую одну десятую рабочей частоты микросхемы (fc < 0,l/s). Сопротивление компенсирующего резистора R\ задает частоту единичного усиления и определяется по формуле:

Значение компенсирующей емкости С4 определяет запас по фазе. Желательно, чтобы частота/21 была меньше одной четвертой частоты единичного усиления (fZ] < 0,25/с). Тогда значение емкости будет определяться следующим выражением:

В случае, когда последовательное сопротивление Resr выходной емкости С6 велико и частота/ESR меньше половины рабочей частоты/s, т.е.

требуется вторая компенсирующая емкость СЗ, и необходимо добавить третий полюс характеристики, определяемый значениями емкости СЗ и сопротивлением резистора R\:

Таблица 3.7. Основные технические характеристики базовой серии микросхем управления импульсными источниками питания

Значение СЗ задается выражением:

Приведенные практические рекомендации и теоретические выражения для определения параметров компенсирующих элементов применимы как для микросхем IZ1583, IZ1591, 1Z1412, IZ2307, так и для других микросхем импульсных стабилизаторов с управлением по току.

Представленные серии микросхем импульсных понижающих стабилизаторов напряжения представляют собой современную элементную базу для экономичных малогабаритных источников питания портативной вычислительной, промышленной и бытовой техники.

Приведенные выше схемотехнические особенности организации, практические рекомендации по их применению, а также представленные математические выражения и формулы для выбора и расчета параметров элементов обрамления позволят специалистам более эффективно использовать все возможности этих микросхем при построении широкого спектра энергосберегающих источников питания различного назначения.

В табл. 3.8 представлены основные технические характеристики базовой серии отечественных микросхем импульсных стабилизаторов напряжения.

Таблица 3.8. Основные технические характеристики базовой серии микросхем импульсных стабилизаторов напряжения

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх