135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147

Раздел 16 Импульсные источники питания

Схемы управления

Типовой ШИМ-контроллер с управлением по току

Микросхема 1846А — типичный представитель контроллеров третьего поколения. Функциональная схема контроллера 1846А приведена на Рис. 2.15.

Функциональная схема контроллера 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис. 2.15. Функциональная схема контроллера

Генератор и источник опорного напряжения в основном аналогичны применяемым в контроллере 1526А. Генератор в 1846А может синхронизироваться с другим контроллером 1846А или с внешним генератором, так же как это осуществляется в контроллере 1526А. Схема блокировки при пониженном напряжении отличается тем, что отслеживает величину входного напряжения, а не опорного. Схема блокирует работу контроллера, пока входное напряжение ниже 8 В. Блокировка осуществляется с гистерезисом 0.75 В, чтобы шумы или медленное нарастание входного напряжения не привели к нестабильности в работе устройства.

Усилитель ошибки является усилителем тока с выходом типа «открытый коллектор», как и аналогичный усилитель в 1526А.

Усилитель измерителя тока представляет собой дифференциальный усилитель напряжения с коэффициентом усиления, равным трём. Диод и источник напряжения 0.5 В, включенные последовательно с инвертирующим входом ШИМ-компаратора, ограничивают напряжение на нём до величины около 3.5 В (сигнал ошибки с максимальной амплитудой 4.6 В минус 0.5 В и минус падение напряжения на диоде). Это означает, что если выходное напряжение усилителя измерителя тока (это напряжение поступает на инвертирующий вход ШИМ-компаратора) превышает 3.5 В, то компаратор не будет выключаться (при этом коэффициент заполнения выходных импульсов будет равен 100%). Таким образом, напряжение на выходе измерителя тока не должно превышать 1.1В, что соответствует примерно втрое большему напряжению на выходе усилителя измерителя тока.

Диапазон синфазных сигналов для инвертирующего и неинвертирующего входов этого усилителя составляет VBX — 3 В. Это позволяет использовать усилитель измерителя тока в повышающей, понижающей, прямоходовой и обратноходовой схемах. На Рис. 2.16 показаны три различных способа реализации схемы измерения тока. Резистор и конденсатор на Рис. 2.16 (a) служат для демпфирования переходных процессов (выбросов) при включении транзисторного ключа.

Три различных способа измерения тока: а) с заземлённым резистором; б) с плавающим резистором; в) с разделительным трансформатором токаРис. 2.16. Три различных способа измерения тока: а) с заземлённым резистором; б) с плавающим резистором; в) с разделительным трансформатором тока

И в биполярных, и в полевых ключах существует паразитная связь между высоковольтной рабочей зоной ключа (соответственно коллектор или сток) и токоизмерительным резистором. Выброс, который проникает в токоизмерительную цепь, может вызвать ложное прерывание выходного импульса ШИМ-контроллера. Резистор и конденсатор (фактически они представляют собой интегрирующее звено) ограничивают скорость нарастания сигнала и компенсируют эффект выброса.

В понижающих преобразователях требуется, чтобы входное напряжение хотя бы на 3 В превышало выходное напряжение, если используется токоизмерительный резистор. В схемах, не обеспечивающих достаточный диапазон синфазных сигналов или когда необходимо обеспечить полную гальваническую развязку (например, в мостовых схемах), управление усилителем ограничения тока может осуществляться через разделительный трансформатор тока. Такой трансформатор предпочтительно также использовать в сильноточных схемах, потому что он позволяет понизить напряжение на входе измерителя тока и, следовательно, потребляемую им мощность. Диод в схеме на Рис. 2.16 ) используется для того, чтобы отрицательный, относительно земли, потенциал на неинвертирующем входе усилителя не превышал величины падения напряжения на диоде.

Схема выключения, схема блокировки при пониженном напряжении и схема ограничения тока фиксируют «сверху» выходное напряжение усилителя ошибки. Вход ограничения тока используется для ограничения максимального тока дросселя посредством фиксации выходного напряжения усилителя ошибки ниже максимума в 4.6 В. Выход усилителя ошибки ограничивается падением напряжения на переходе база-эмиттер токоограничительного транзистора. На Рис. 2.17 изображена типовая схема использования входа ограничения тока.

Использование входа ограничения тока в контроллере 1846Рис. 2.17. Использование входа ограничения тока в контроллере 1846

От величины напряжения, задаваемого на этом входе, зависит, при каком значении выходного напряжения измерителя тока произойдёт прерывание выходного импульса ШИМ-контроллера. Пока падение напряжения на диоде, включенном последовательно с инвертирующим входом компаратора, примерно равно напряжению база-эмиттер токоограничивающего транзистора, напряжение, соответствующее точке срабатывания (переключения компаратора) равно напряжению ограничения тока (Vогранич. тока) минус смещение 0.5 В. Следующие формулы позволяют установить, на каком уровне будет производиться ограничение тока:

Vогранич. тока = VОП х R1 / (R1 + R2),   (2.5)

Vизм. тока = (Vогранич. тока — 0.5) / 3,   (2.6)

Iогранич. тока = Vизм. тока / Rизм.   (2.7)

Резистор R2 осуществляет дополнительную функцию, заключающуюся в обеспечении тока удержания для блокировки сигнала выключения контроллера (см. Рис. 2.15). Если требуется блокировать сигнал выключения, сопротивление R2 должно быть меньше 2.5 кОм, чтобы величина протекающего через него тока удержания сигнала блокировки составляла не менее 1.5 мА. Когда напряжение на входе выключения падает ниже 350 мВ, схема выключения снимает блокировку ШИМ и удерживает микросхему в состоянии сброса до тех пор, пока не начнётся цикл включения. Выбирая сопротивление R2 более 5 кОм, можно позволить схеме выключения сбросить блокировку ШИМ и разрядить все конденсаторы, подключённые ко входу установки ограничения тока, но, когда сигнал выключения будет снят, начнётся последовательность нового запуска.

В микросхеме 1846 отсутствует схема мягкого запуска. Для осуществления мягкого запуска следует между входом ограничения тока и землёй включить конденсатор. Вход ограничения тока служит для установки точки срабатывания компаратора по пиковому току, поэтому медленное нарастание напряжения на входе измерителя тока обеспечивает мягкий запуск.

Обратите внимание (Рис. 2.15), что компаратор перед началом очередного цикла рабочей частоты генератора может не выполнить установку RS-триггера. Это произойдёт в том случае, если ток дросселя слишком мал, и цепь формирования сигнала ошибки стремится его повысить, тем самым пытаясь сделать коэффициент заполнения больше 100%. Сигнал, поступающий в выходные логические цепи, представляет собой результат логической операции ИЛИ над импульсом с выхода генератора и выходным сигналом триггера. Короткий импульс с генератора задаёт короткий межимпульсный интервал на выходе ШИМ-контроллера, равный длительности разряда времязадающего конденсатора. Длительность межимпульсного интервала можно регулировать, меняя номиналы времязадающих резистора и конденсатора. В справочных данных на микросхему 1846 приводится номограмма для расчёта межимпульсного интервала.

Выходные логические схемы и двухтактные выходы контроллера 1846А схожи с применяемыми в контроллере 1526А. Таким же образом необходимо ограничивать ток в коллекторной цепи выходных транзисторов и выходной ток управления полевыми ключами, используя последовательно подключаемые резисторы.

135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147