128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140

Раздел 16 Импульсные источники питания

Схемы управления

Типовые схемы управления

Простейшее устройство управления представляет собой схему, формирующую импульсы переменной частоты и постоянной ширины, т. е. схему с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ). Изображённый на Рис. 2.1 генератор (обычно это ждущий мультивибратор, подобный тем, что входят в состав таймера 555 (Его отечественный аналог — таймер К1006ВИ1) вырабатывает импульсы постоянной ширины.

Схема с частотно-импульсной модуляциейРис. 2.1. Схема с частотно-импульсной модуляцией

Как только напряжение на управляющем входе компаратора оказывается ниже опорного напряжения на другом его входе, компаратор переключается и запускает мультивибратор. При малых нагрузках, на выходе генератора будет импульсный сигнал низкой частоты с низким коэффициентом заполнения. С возрастанием нагрузки увеличивается и частота. Максимальная частота достигается при коэффициенте заполнения 50%. В данной схеме частота следования импульсов меняется в широком диапазоне, что может вызывать проблемы с электромагнитной совместимостью (ЭМС) и требует тщательно контролировать пульсации на выходе. Широко распространённая микросхема TL-497 фирмы Texas Instruments являет собой пример именно такого типа устройства управления.

Если частота следования импульсов постоянна, а их ширина меняется, т. е. используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ), то обеспечить ЭМС оказывается проще, а пульсации на выходе схемы более предсказуемы и контролируемы. Базовая схема ШИМ-контроллера с управлением по напряжению изображена на Рис. 2.2.

ШИМ-контроллер с управлением по напряжениюРис. 2.2. ШИМ-контроллер с управлением по напряжению

 Выходное напряжение преобразователя через делитель напряжения поступает на неинвертирующий вход усилителя ошибки, на выходе которого формируется масштабированный, с учётом опорного напряжения, сигнал ошибки (рассогласования). Для генерации пилообразного сигнала постоянной частоты используется мультивибратор, такой, как в микросхеме 555. Как правило, зарядный ток время-задающего конденсатора определяется сопротивлением времязадающего резистора. Когда напряжение на конденсаторе достигает точки срабатывания, включается входящий в состав генератора пилообразного напряжения (ГПН) триггер и конденсатор быстро разряжается до напряжения отпускания. В результате сравнения напряжения на выходе усилителя ошибки и напряжения ГПН вырабатывается сигнал управления выходным ключом преобразователя, что иллюстрирует Рис. 2.3.

Формирование напряжения, управляющего выходным транзисторным ключом преобразователяРис. 2.3. Формирование напряжения, управляющего выходным транзисторным ключом преобразователя

Когда напряжение ГПН меньше выходного напряжения усилителя ошибки, ключ открывается (замыкается). Когда напряжение ГПН превышает выходное напряжение усилителя ошибки, ключ размыкается. Если напряжение ошибки меньше, чем минимальное значение пилообразного напряжения, то коэффициент заполнения составляет 100%; если напряжение ошибки превышает максимальную величину пилообразного напряжения, то коэффициент заполнения составляет 0%.
В обратноходовых и повышающих преобразователях необходимо обеспечивать некое минимальное значение интервала между импульсами», с тем чтобы энергия, накопленная в дросселе, могла быть передана в выходную цепь. Некоторые схемы прямоходовых преобразователей также требуют определённого значения интервала между импульсами. Современные ШИМ-контроллеры с управлением по напряжению снабжены механизмом, обеспечивающим коэффициент заполнения менее 100%. Минимальный интервал между импульсами обычно регулируется с помощью внешнего резистора.
ШИМ-управление по току имеет свои преимущества перед управлением по напряжению. Они заключаются в улучшенной переходной характеристике и более простом контуре управления. На Рис. 2.4 изображена типовая схема ШИМ-контроллера с управлением по току.

Типовая схема ШИМ-контроллера с управлением по токуРис. 2.4. Типовая схема ШИМ-контроллера с управлением по току

В этой схеме используется генератор импульсов постоянной частоты. Очередной импульс с генератора, поступающий на вход установки (S) RS-триггера, устанавливает его выход в ВЫСОКИЙ уровень, что приводит к открыванию транзисторного ключа. Когда напряжение на токоизмерительном резисторе Rизм достигает величины задаваемого усилителем ошибки напряжения срабатывания компаратора, последний «сбрасывает» (переключает) триггер, в результате чего ключ размыкается (ток через транзистор больше не течет). Усилитель ошибки используется для регулировки точки срабатывания ключа по току так, чтобы тока дросселя хватило для поддержания выходного напряжения. По мере того как выходное напряжение достигает желаемого значения, сигнал ошибки «снижает» ток срабатывания, чтобы поддерживать средний ток дросселя постоянным.

128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140