168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180

Раздел 16 Импульсные источники питания

Схемы с трансформаторной развязкой

Схемы ограничения напряжения на ключе

В импульсных схемах часто имеются паразитные индуктивности, не связанные с энергозапасающим дросселем. Они возникают вследствие неправильного расположения проводящих дорожек на печатной плате, а также из-за влияния индуктивности рассеяния в основном дросселе. Паразитные индуктивности создают напряжения, которые добавляются к напряжению первичной обмотки, поэтому напряжение пробоя транзистора ключа должно быть выше суммы обратного напряжения и входного напряжения. Во время отпирания выходных диодов формируется короткий импульс высокого вторичного напряжения, поэтому существует короткий интервал времени, когда di / dt становится довольно большим, и это приводит к выбросу во вторичной цепи.

Трансформаторы и диоды обладают паразитными ёмкостями, наличие которых может привести к нежелательным последствиям. Вторичные ёмкости вместе с вторичными индуктивностями рассеяния могут сформировать высокочастотный резонансный контур, который возбуждается при запирании диода. Этот эффект сильнее проявляется, когда используются диоды с большим временем обратного восстановления. Паразитный резонансный контур генерирует шумы и передаёт переменный сигнал обратно в цепь первичной обмотки.

Для того чтобы защитить ключ от неблагоприятного воздействия паразитных индуктивных элементов, используются ограничительные цепи. Цепи, ограничивающие напряжение на ключе, изображены на Рис. 5.10.

Схемы, предназначенные для ограничения напряжения на ключеРис. 5.10. Схемы, предназначенные для ограничения напряжения на ключе

На схеме ) показана ограничительная обмотка, которая возвращает энергию намагничивающей индуктивности трансформатора в первичный источник питания. Ограничительная обмотка имеет то же число витков, что и первичная обмотка. Таким образом, максимальное напряжение на ключе равно удвоенному значению входного напряжения. Обратите внимание, что диод D1 подключается к первичному источнику питания, а не между ограничительной обмоткой и землёй. Причина такой топологии схемы заключается в наличии паразитной межобмоточной ёмкости. Если поместить диод между обмоткой и землёй, эта ёмкость будет мешать отпиранию ключа.

В схеме ) для ограничения напряжения на ключе используется конденсатор. Постоянная времени RC-цепи устанавливается равной длительности нескольких периодов коммутации. Конденсатор заряжается до обратного напряжения, равного сумме напряжения на вторичной обмотке и некоторого напряжения, формируемого на индуктивности рассеяния трансформатора. Такая схема менее эффективна, чем схема с ограничительной обмоткой, потому что вся энергия, накопленная в индуктивности рассеяния, и часть энергии, накопленной в индуктивности первичной обмотки трансформатора, рассеиваются в резисторе. Схемы ) и ) являются разновидностями схемы ). В схеме ) параллельно стабилитрону необходимо подключать конденсатор, поскольку стабилитрон открывается недостаточно быстро (поэтому при отсутствии конденсатора стабилитрон не успевает ограничить скачок напряжения, и ключ может быть выведен из строя; конденсатор же ограничивает скорость нарастания этого напряжения). Напряжение стабилизации стабилитрона должно быть больше, чем напряжение, наведённое на первичной обмотке током вторичной обмотки.

168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180