201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213

Раздел 16 Импульсные источники питания

Выбор полупроводниковых компонентов

Схемы управления «верхним плечом»

В мостовых преобразователях и двухключевых прямоходовых и обратноходовых преобразователях управление верхним (по схеме) МОП-транзистором должно быть «плавающим» относительно средней точки. На Рис. 7.18 изображена микросхема управления верхним плечом, предназначенная для работы в сетевом источнике питания.

Микросхема управления высоковольтными цепями, предназначенная для работы в сетевом источнике питанияРис. 7.18. Микросхема управления высоковольтными цепями, предназначенная для работы в сетевом источнике питания

В этой микросхеме для управления внутренней защелкой используются полевые транзисторы смещения уровня. Микросхема обеспечивает согласование сигналов, чтобы управление верхним и нижним плечами оставалось синхронизированным. Кроме того, в ней имеется схема, предотвращающая случайное отпирание транзистора верхнего плеча под воздействием шумов или помех. Если в полумостовой схеме верхний ключ откроется при открытом нижнем ключе, МОП-транзисторы немедленно выйдут из строя вследствие большого сквозного тока из положительной шины питания в отрицательную. Запускающий конденсатор С1 заряжается, когда верхний ключ закрыт, а нижний открыт. Напряжение на этом конденсаторе «привязано» к напряжению на истоке и не зависит от состояния «плюсовой» шины питания. Оно достаточно велико для полного отпирания верхнего (по схеме на Рис. 7.18) МОП-транзистора. Ёмкость запускающего конденсатора должна быть достаточной для работы высоковольтных выходных цепей микросхемы IR2110, а также должна обеспечивать достаточное количество заряда для отпирания МОП-транзистора. Максимальное рабочее напряжение схем смещения уровня и управления верхним плечом достигает 600 В.

Рис. 7.19 иллюстрирует способ управления верхним плечом с помощью импульсного трансформатора.

Управление верхним плечом с помощью импульсного трансформатора, при постоянном значении вольт-секундРис. 7.19. Управление верхним плечом с помощью импульсного трансформатора, при постоянном значении вольт-секунд

Эта схема лучше всего работает в том случае, когда коэффициент заполнения относительно постоянен. Если коэффициент заполнения слишком велик, существует опасность насыщения трансформатора и пропадания вторичного напряжения. Насыщение, вызванное повышенным значением коэффициента заполнения, перестаёт быть проблемой на рабочих частотах выше 100 кГц. Резисторы R1 и R2 предназначены для того, чтобы трансформатор мог по-прежнему выдавать ток и после полной зарядки затвора. Резистор R2 обеспечивает некоторое постоянство зарядного тока затвора. Сопротивление резистора R1 выбирается таким, чтобы напряжение на затворе оставалось ниже напряжения пробоя, кроме того, через этот резистор затвор разряжается при снятии сигнала управления. Стабилитрон, включённый параллельно первичной обмотке, гарантирует, что напряжение на первичной обмотке будет таким, чтобы обеспечить протекание в ней уменьшающегося до нуля тока, размагничивающего магнитопровод трансформатора даже при самом высоком коэффициенте заполнения. Его напряжение стабилизации должно быть достаточно низким, чтобы напряжение на затворе не достигло уровня пробоя. Для всех используемых трансформаторов требуется, чтобы значение вольт-секунд при заряде затвора МОП-транзистора было равно значению вольт-секунд при разряде затвора.

На Рис. 7.19 приведены также диаграммы, которые иллюстрируют условие постоянства величины вольт-секунд1. Они соответствуют напряжению на первичной обмотке трансформатора при коэффициентах заполнения 67 и 44%. При коэффициенте заполнения 67% величины вольт-секунд, обеспечиваемой стабилитроном D2, едва хватает для полного рассеивания намагничивающего тока. Номиналы делителя напряжения R1 / R2, напряжение питания цепи управления затвором и напряжение стабилитрона нужно сбалансировать так, чтобы обеспечить корректное управление при низком коэффициенте заполнения и избежать чрезмерного напряжения на затворе при высоком коэффициенте заполнения. Транзистор Q1 должен выдерживать в этой схеме как минимум 45 В. Возможно, что коэффициент заполнения придётся ограничить значением менее 67%, чтобы дать резистору R1 достаточно времени для разряда ёмкости затвора.

1 Легко убедиться, что это условие того, что площади под сигнальной кривой для положительного и отрицательного полупериодов совпадают. То есть вся энергия, полученная трансформатором от первичного источника питания в течение одного полупериода, затем полностью передаётся в нагрузку в течение другого полупериода.

201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213