132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144

Раздел 16 Импульсные источники питания

Схемы управления

Типовой ШИМ-контроллер с управлением по напряжению

Интегральная микросхема (ИС) семейства 1526А представляет собой типовой полнофункциональный ШИМ-контроллер второго поколения с управлением по напряжению. Он подходит для работы в качестве преобразователя DC/DC или в качестве сетевого контроллера на частотах до 100 кГц. Этот контроллер идеально подходит для двухтактных, полумостовых и мостовых схем, поскольку имеет два выхода. На Рис. 2.10 изображена блок-схема контроллера.

Блок-схема ШИМ-контроллера с управлением по напряжению Рис. 2.10. Блок-схема ШИМ-контроллера с управлением по напряжению 

 

 

 

 

 

 

 

Для корректной работы внутренней схемы требуется стабилизированное, регулируемое напряжение. Для стабилизации опорного напряжения используется прецизионный термокомпенсированный линейный стабилизатор. Он способен выдавать во внешние цепи ток 20 мА. Падение напряжения на стабилизаторе составляет 2 В, поэтому минимальное напряжение источника питания равняется 7 В. В контроллере 1526А точность задания опорного напряжения составляет до ±1%.
Схема блокировки при пониженном напряжении сравнивает опорное напряжение с внутренним эталонным уровнем. Она переводит вход сброса микросхемы в НИЗКИЙ уровень, блокирует её выходы и ограничивает через диод выходное напряжение усилителя ошибки, исключая, таким образом, возможность появления на выходе паразитных импульсов до тех пор, пока вся схема не получит достаточного для корректной работы напряжения. Блокировка отключается, когда опорное напряжение достигает величины 4.4 В. Компаратор блокировки имеет гистерезис 200 мВ. Если после срабатывания компаратора, отключающего схему блокировки, опорное напряжение вновь падает ниже 4.4 В, схема блокировки не активизируется до тех пор, пока величина опорного напряжения не снизится до 4.2 В. Этим предотвращаются шумы отложных сбросов при медленном возрастании опорного напряжения.

Сразу после прекращения действия схемы блокировки входа сброса при пониженном напряжении осуществляется обычная последовательность «мягкого» запуска. Конденсатор мягкого запуска подключается к выходу усилителя ошибки через транзисторный фиксатор, который служит для того, чтобы ограничить уровень выходного напряжения усилителя ошибки и вследствие этого максимальную ширину импульсов. Таким образом, в процессе запуска системы ограничиваются ток в дросселе и скорость нарастания выходного напряжения. Ограничение осуществляется до тех пор, пока конденсатор не зарядится до 5 В. Конденсатор мягкого запуска заряжается постоянным током 100 мкА (типовое значение), поэтому можно вычислить длительность мягкого запуска, используя формулы, опр¬деляющие конденсатор и ток через него:

 Q = С х V и I = ΔQ / Δt.  (2.1)

Если продифференцировать обе части уравнения для конденсатора, то получим

I = С х ΔV / Δt.  (2.2)

I постоянен и равен 100 мкА, а ΔV равно 5 В (от сброса до полной зарядки), поэтому мы можем найти соотношение между ёмкостью и временем, выполнив перестановку в уравнении 2.2.

С / ΔV = 100 мкА / 5 В = 20 мкФ/с.  (2.3)

Полученное значение является приближённым, так как зарядный ток может варьироваться от 50 до 150 мкА. К тому же уже задолго до того, как конденсатор полностью зарядится, работа системы будет определяться не цепью «мягкого» запуска, а основным контуром управления.

Необходимость мягкого запуска вызвана тем, что через дроссель преобразователя при приложении к нему полного напряжения входного источника питания протекает большой ток. Вполне вероятно, что этот ток в сочетании с зарядным током выходного конденсатора будет возрастать так быстро, что выходное напряжение превысит заданное значение на сотни милливольт или даже на несколько вольт. Схема мягкого запуска осуществляет защиту диодов и ключевых транзисторов от чрезмерных токов в процессе запуска и обеспечивает ослабление отклика на очень большой скачок входного напряжения.

Генератор ИС 1526А, кроме стандартных выводов для подключения времязадающих резистора и конденсатора (R1, С1), имеет ещё и вход управления длительностью межимпульсного интервала (паузы). Если вход Rпаузы генератора заземлён, длительность этой паузы определяется параметрами цепи разряда в генераторе. Если вход Rпаузы соединить с землёй через резистор, межимпульсный интервал увеличится. Согласно справочным данным на микросхему 1526А величина этого увеличения составляет 400 нс/Ом при рабочей частоте 40 кГц. Для других частот информация отсутствует, поэтому сопротивление резистора Rпаузы необходимо определить экспериментальным путём. Из справочных данных очевидно, что семейство 1526А было разработано в то время, когда типовым значением рабочей частоты было 20 кГц. Увеличение межимпульсного интервала необходимо в тех случаях, когда в качестве ключей в двухтактных или мостовых схемах применяются относительно медленные биполярные транзисторы. Биполярные ключи накапливают на переходе база-коллектор заряд, наличие которого не позволяет транзистору закрываться до тех пор, пока этот заряд не «рассосётся». Увеличение межимпульсного интервала обеспечивает в двухтактной ключевой схеме полное закрывание одного транзистора до того, как начнёт открываться другой.

Генератор имеет также вход синхронизации, который позволяет осуществлять её с внешним генератором или другим контроллером. Некоторые системы состоят из нескольких ШИМ-контроллеров. Наличие входа синхронизации позволяет всем контроллерам точно поддерживать частоту и фазу, и потому такие схемы можно подключать параллельно. Ведущий контроллер 1526А настраивается помощью R1, Rпаузы и C1) на соответствующую частоту. На входы С1 всех ведомых контроллеров (они должны быть соединены вместе) поступает один и тот же пилообразный внешний сигнал. Все входы синхронизации также должны быть объединены. Входы R1 ведомых контроллеров остаются «висеть в воздухе».

Если понадобится, вход синхронизации можно использовать для синхронизации контроллера с внешним тактовым генератором. Для того чтобы синхронизироваться от внешнего логического сигнала, нужно установить частоту внутреннего генератора контроллера примерно на 10% ниже желаемого значения. Логическая схема должна подавать на вход синхронизации короткие импульсы (порядка 500 нc). Эти импульсы прерывают фазу заряда в генераторе и перезапускают цикл.

132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144