154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Раздел 16 Импульсные источники питания

Схемы без гальванической развязки

Пример повышающего преобразователя, работающего от батарей

На Рис. 4.6 изображён повышающий преобразователь с питанием от одной литиевой батареи или от нескольких никель-металлогидридных элементов.

Пример повышающего преобразователя, работающего от батарейРис. 4.6. Пример повышающего преобразователя, работающего от батарей

 Микросхема МАХ1896 выполнена в 6-выводном корпусе и отличается предельно малыми габаритами и минимальной стоимостью. Это ШИМ-контроллер с управлением по току, включающий все необходимые функции: коррекцию крутизны, коррекцию обратной связи, генератор частоты коммутации и измеритель тока. Работа на частоте 1.4 МГц способствует уменьшению габаритов, так как дроссель может быть очень маленьким, а конденсаторы — керамическими или танталовыми. В схеме управления реализован также режим пропуска импульсов для работы с низким выходным током.

В управлении параметрами МАХ1896 использованы преимущества, которые даёт реализация преобразователя в виде интегральной микросхемы. Так как сопротивление в открытом состоянии полевого ключа легко контролируемо, его можно использовать для измерения тока. Напряжение на выводе LX прямо пропорционально току дросселя при открытом ключе. Его сопротивление составляет примерно 0.7 Ом, что задаёт ток срабатывания, равный 550…800 мА. Предел ограничения тока зависит от сопротивления открытого ключа и степени коррекции крутизны также косвенно от коэффициента заполнения).

Данная схема немного отличается от предыдущей (см. Рис. 4.5.), где входное напряжение является относительно стабильным. Напряжение же батареи значительно меняется в процессе эксплуатации. По мере разряда элементов питания напряжение будет снижаться всё быстрее. Мы должны спроектировать схему с учётом самого низкого входного напряжения, чтобы обеспечить достаточный коэффициент заполнения для накопления дросселем соответствующей энергии. И снова нам нужно выбрать ток пульсаций. Можно выбрать его равным 100 мА, так как высокая рабочая частота преобразователя позволяет использовать конденсаторы относительно маленькой ёмкости при достаточно низких пульсациях напряжения. Используем указанные на Рис. 4.6 значения входного и выходного напряжений и уравнение (4.5):

L = 2.6 х (12.0 — 2.6) / (0.10×1.4 МГц х 12.0) = 15 мкГн.

Частота коммутации 1.4 МГц позволяет использовать конденсаторы фильтра очень маленькой ёмкости, которые могут быть танталовыми или керамическими. Параметры цепи внутренней коррекции зависят от низкочастотного нуля передаточной функции, создаваемого танталовым конденсатором и его ЭПС. Если использовать керамический конденсатор, то его очень малое ЭПС «сдвинет» нуль ПФ к более высокой частоте. Ещё одной проблемой в случае использования керамического конденсатора является значительная величина его эквивалентной индуктивности. Сочетание высокой индуктивности и малого ЭПС усложняют расчёт параметров такого контура. Рекомендации по расчёту ёмкости конденсатора прямой связи, который корректирует цепь обратной связи в случае использования керамического выходного конденсатора, можно найти в справочных данных на микросхему.

МАХ 1896 содержит внутреннюю схему мягкого запуска, которую требуется дополнить только внешним времязадающим конденсатором. Схема ограничивает ток коммутации до тех пор, пока напряжение на выводе мягкого запуска (Soft Start) не достигнет 1.5 В. При расчёте ёмкости конденсатора мы будем использовать это напряжение переключения и значение тока через конденсатор, равное 4 мкА. Для схемы, изображённой на Рис. 4.6, требуется обеспечить время мягкого запуска 100 мс, поэтому, используя определения ёмкости, заряда и тока, получим

Заряд = ток х время = 4 мкА х 100 мс = 400 нКл;

C = Q / V = 400 нКл / 1.5 В = 266 нФ.

Таким образом, для ёмкости конденсатора мягкого запуска можно выбрать стандартное значение 270 нФ.

154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166