Przełączający stabilizator napięcia o zwiększonej wydajności

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Ochronniki przeciwprzepięciowe

 Komentarze do artykułu

W artykule opisano wydajny stabilizator przełączający o dużej wydajności, wykonany na specjalistycznym mikroukładzie UC3843. Urządzenie posiada zabezpieczenie nadprądowe.

Problem zwiększenia wydajności zasilaczy jest szczególnie istotny w przypadku przekształtników dużej mocy i niskim napięciu wyjściowym (3...5V). Rozwiązano to poprzez zastosowanie nowoczesnych elementów obcych: specjalistycznego chipa sterującego; diody o niskim spadku napięcia i czasie powrotu do normy; tranzystory polowe o niskiej rezystancji włączenia.

Rysunek pokazuje obwód potężnego stabilizatora napięcia przełączającego z zabezpieczeniem nadprądowym.

Główne cechy techniczne

• Napięcie wejściowe, V......8...16
• Napięcie wyjściowe, V.....5
• Maksymalny prąd obciążenia, A .... 10
• Amplituda tętnień napięcia wyjściowego, mV, nie więcej niż 100
• Niestabilność napięcia wyjściowego przy zmianie napięcia wejściowego, prądu obciążenia i temperatury otoczenia, %, od wartości nominalnej......2
• Zakres temperatury otoczenia podczas pracy, °С......-10...+70
• Częstotliwość konwersji, kHz......100
• Średnia wartość sprawności przy maksymalnym prądzie obciążenia w całym zakresie zmian napięcia wejściowego, %......90

W stabilizatorze zastosowano układ sterujący UC3843 firmy UNITRODE CORP (szczegółowy opis można znaleźć w książce „Układy scalone: ​​mikroukłady do przełączania zasilaczy i ich zastosowanie” – M.: DODEKA. 1997). Tutaj skupimy się tylko na głównych funkcjach jego elementów biorących udział w działaniu stabilizatora.

Mikroukład UC3843 zawiera jednostkę wyzwalającą, która przy napięciu zasilania większym niż 7,5...8 V (pin 7) przenosi wszystkie węzły z trybu gotowości do stanu pracy. W tym przypadku źródło napięcia odniesienia (pin 8) wytwarza stabilizowane napięcie 5 V, a oscylator główny (pin 4) wytwarza napięcie piłokształtne, którego częstotliwość i stosunek czasów narastania i opadania określają wartości znamionowe elementów R3 i C10. Wyjściowy mocny wzmacniacz buforowy (pin 6) generuje prostokątne napięcie sterujące o amplitudzie nieco mniejszej niż napięcie zasilania mikroukładu. Jego częstotliwość, czas trwania impulsu i przerwy pokrywają się z podobnymi parametrami napięcia piłokształtnego oscylatora głównego.

Układ sterujący wykorzystuje metodę stabilizacji napięcia wyjściowego za pomocą szerokości impulsu. W tym celu zawiera jednostkę porównawczą na wzmacniaczu operacyjnym. Część napięcia odniesienia (2.5 V) jest podawana na jedno wejście, a część wyjścia z rezystancyjnego dzielnika napięcia R1R4 na drugie. Elementy R2C8 stanowią układ korekcyjny tego wzmacniacza. Podczas regulacji czas trwania impulsu wyjściowego zaczyna się zmniejszać w porównaniu z oryginałem, gdy tylko napięcie na pinie 2 mikroukładu przekroczy 2,5 V. Częstotliwość impulsów pozostaje stała.

Aby chronić stabilizator przed przetężeniem, chip jest wyposażony w szybki komparator. Jedno z jego wejść zasilane jest napięciem odniesienia 1 V z wbudowanego źródła, a drugie (pin 3) zasilane jest napięciem proporcjonalnym do prądu płynącego przez otwarty tranzystor VT2. Napięcie to jest generowane przez przekładnik prądowy T1, którego uzwojenie pierwotne jest połączone szeregowo z tranzystorem VT2. Gdy jest w stanie otwartym. przez uzwojenie wtórne transformatora, diodę VD1 i rezystor R5 przepływa prąd k razy mniejszy niż prąd uzwojenia pierwotnego, gdzie k = wп/w1 jest współczynnikiem transformacji T1. W ten sposób na rezystorze R5 powstaje napięcie, które dokładnie powtarza kształt prądu tranzystora VT2. której wartość chwilową w każdym momencie czasu wyznacza się z wyrażenia: Ur5 = lvT2·R5/k.

Na początku każdego okresu sterujące napięcie wyjściowe mikroukładu otwiera tranzystor VT2, a gdy napięcie na pinie 3 osiągnie 1 V, jest ono zmuszane do zamknięcia. Gdy stabilizator jest przeciążony, proces ten zachodzi w każdym okresie, zapobiegając w ten sposób wzrostowi prądu przez tranzystor VT2. a zatem przez obciążenie.

IRF4905 to tranzystor polowy z kanałem p firmy INTERNATIONAL RECTIFIER. Jego opór otwarty wynosi około 20 mOhm. a opóźnienie przy otwieraniu i zamykaniu jest mniejsze niż 0,1 μs. Uzyskuje taką charakterystykę tylko wtedy, gdy jest sterowany przez mocny wzmacniacz impulsowy, który zapewnia duży (kilka A) prąd do ładowania pojemności bramki-źródła i bramki-drenu. W rozważanym stabilizatorze napięcia wzmacniacz ten wykonany jest z mikrozespołów tranzystorów VT1.1, VT1.2. Dodatkowo odwraca sygnał sterujący wytwarzany przez chip.

Wyjściowy filtr wygładzający tworzą kondensatory C12 - C17. Ich liczba (sześć) i wybór typu są wystarczające do wysokiej jakości filtrowania napięcia wyjściowego bez dodatkowego filtra wysokiej częstotliwości.

Filtr wejściowy w kształcie litery U jest niezbędny do tłumienia zakłóceń o wysokiej częstotliwości powstających w wyniku pulsacyjnego charakteru prądu pobieranego przez stabilizator.

Zmniejszenie strat przełączania przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności stabilizatora stało się możliwe dzięki zastosowaniu diody Schottky'ego o niskim spadku napięcia i czasie powrotu około 2 μs jak VD0,05.

Urządzenie wykonane jest na elementach standardowych, za wyjątkiem elementów uzwojenia. Dławik L1 nawinięty jest na pierścień K10x6x4.5 wykonany ze stopu MP 140 i zawiera 5 zwojów po 6 drutów PEV 0,5. ułożone równomiernie na całym obwodzie pierścienia. Dławik L2 wykonany jest na pierścieniu K19X11x4,8 z tego samego materiału i zawiera 12 zwojów po 10 drutów o tej samej średnicy. Transformator T1 nawinięty jest na pierścieniu K1Ox6x2000 wykonanym z ferrytu 1NM0.2. Uzwojenie wtórne w„ wykonane jest z drutu PEV 200 i zawiera 2 zwojów, równomiernie ułożonych na całym obwodzie pierścienia. Uzwojenie pierwotne to drut przechodzący przez otwór w pierścieniu, którego końce łączą odpowiednio zacisk dodatni kondensatorów C7-C2 i źródło tranzystora VTXNUMX. Podłączając transformator, należy uważnie obserwować prawidłowe fazowanie uzwojeń.

Do wysokiej jakości filtrowania zakłóceń o wysokiej częstotliwości stosuje się bezołowiowe kondensatory tantalowe (C 1-C7, C12-C17) w obudowie D (kondensatory do montażu powierzchniowego) firm NEC, NICHCON, TDK itp. Kondensatory tlenkowe K53-28, K53-25 itp. Są odpowiednie od domowych K53-22. To prawda, że ​​​​dwa ostatnie typy kondensatorów muszą zostać uszczelnione po instalacji.

Stabilizator nie wymaga oczywiście regulacji, jeśli jego montaż zostanie wykonany prawidłowo. Specyfika działania mikroukładu DA1 obejmuje fakt, że nie „lubi” on pracować przy wartościach współczynnika wypełnienia impulsu sterującego mniejszych niż 2, tj. Niskim napięciu zasilania. Przejawia się to tym, że pary impulsów o sąsiadujących ze sobą okresach mają różne, ale stałe czasy trwania dla danego napięcia zasilania. W rzeczywistości oznacza to, że kształt tętnienia napięcia wyjściowego otrzyma kolejną obwiednię na częstotliwości

połowę częstotliwości roboczej oscylatora głównego. Cechę tę można wyeliminować podłączając pomiędzy piny 3 i 4 mikroukładu obwód szeregowy składający się z rezystora o rezystancji 0,1...2 kOhm i kondensatora o pojemności 1000...10000 pF. Jednak częstotliwość tych „pasożytniczych” oscylacji jest wysoka, praktycznie nie zwiększa amplitudy pulsacji napięcia wyjściowego i w żaden sposób nie wpływa na właściwości dynamiczne stabilizatora jako całości.

Regulator przełączający należy zamontować na płytce drukowanej z krótkimi i szerokimi przewodami. Im mniejszy jest jego rozmiar, tym mniej będzie indukowanych zakłóceń, co w dużej mierze decyduje o stabilności urządzenia jako całości. Tranzystor VT2 i dioda VD2 instaluje się na radiatorze o powierzchni efektywnej co najmniej 100 cm2, a w celu ograniczenia indukowanych zakłóceń elementy te należy instalować poprzez uszczelki izolacyjne, a sam radiator jest elektrycznie podłączony do ujemnego zacisk kondensatorów C2 - C7. Prawy zacisk cewki 12 zgodnie ze schematem należy podłączyć do dodatniego zacisku kondensatora C12, a prawy zacisk rezystora R4 zgodnie ze schematem należy podłączyć do dodatniego zacisku kondensatora C17. Dostarcza również napięcie wyjściowe do obciążenia. Prototyp stabilizatora wykonano na dwustronnej płytce drukowanej o wymiarach 60x90 mm i grubości 2 mm. Na górnej stronie płytki znajdują się elementy „wysokie”: dławiki, transformator, mikroukład, a na „dolnej” stronie znajdują się filtrujące kondensatory tantalowe, zespół tranzystora VT1, tranzystor VT2 i dioda VD2 z kołnierzami skierowanymi na zewnątrz. Poprzez sześć równomiernie rozmieszczonych na obwodzie otworów płytka jest przykręcana do aluminiowej płyty radiatora o tej samej wielkości i grubości co płyta, czyli o grubości 3 mm. Rezultatem była płaska konstrukcja o grubości 18 mm. Aby zapewnić wydajne chłodzenie, stabilizator jest montowany pionowo.

Autor: A.Mironov, Lyubertsy, obwód moskiewski

Zobacz inne artykuły Sekcja Ochronniki przeciwprzepięciowe.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza 04.05.2024

Rozwój robotyki wciąż otwiera przed nami nowe perspektywy w zakresie automatyzacji i sterowania różnymi obiektami. Niedawno fińscy naukowcy zaprezentowali innowacyjne podejście do sterowania robotami humanoidalnymi za pomocą prądów powietrza. Metoda ta może zrewolucjonizować sposób manipulowania obiektami i otworzyć nowe horyzonty w dziedzinie robotyki. Pomysł sterowania obiektami za pomocą prądów powietrza nie jest nowy, jednak do niedawna realizacja takich koncepcji pozostawała wyzwaniem. Fińscy badacze opracowali innowacyjną metodę, która pozwala robotom manipulować obiektami za pomocą specjalnych strumieni powietrza, takich jak „palce powietrzne”. Algorytm kontroli przepływu powietrza, opracowany przez zespół specjalistów, opiera się na dokładnym badaniu ruchu obiektów w strumieniu powietrza. System sterowania strumieniem powietrza, realizowany za pomocą specjalnych silników, pozwala kierować obiektami bez uciekania się do siły fizycznej ... >>

Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe 03.05.2024

Dbanie o zdrowie naszych pupili to ważny aspekt życia każdego właściciela psa. Powszechnie uważa się jednak, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby w porównaniu do psów mieszanych. Nowe badania prowadzone przez naukowców z Texas School of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences rzucają nową perspektywę na to pytanie. Badanie przeprowadzone w ramach projektu Dog Aging Project (DAP) na ponad 27 000 psów do towarzystwa wykazało, że psy rasowe i mieszane były na ogół jednakowo narażone na różne choroby. Chociaż niektóre rasy mogą być bardziej podatne na pewne choroby, ogólny wskaźnik rozpoznań jest praktycznie taki sam w obu grupach. Główny lekarz weterynarii projektu Dog Aging Project, dr Keith Creevy, zauważa, że ​​istnieje kilka dobrze znanych chorób, które występują częściej u niektórych ras psów, co potwierdza pogląd, że psy rasowe są bardziej podatne na choroby. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Bateria jako część ciała 30.03.2021 Naukowcy opracowali ogniwo akumulatora, które nie zwiększa ciężaru samochodu, ponieważ jest elementem karoserii. Akumulatory zwiększają masę pojazdów elektrycznych. Ale naukowcy znaleźli sposób, aby to naprawić: stworzyli akumulator, który może być jednocześnie częścią karoserii samochodu. Ciężkie i nieporęczne akumulatory to jeden z głównych czynników ograniczających swobodę poruszania się pojazdów elektrycznych – samolotów, samochodów i dronów. Naukowcy na całym świecie pracują nad stworzeniem akumulatorów o najwyższej możliwej gęstości magazynowania energii. W 2018 roku naukowcy z Chalmers University of Technology opublikowali badanie opisujące nowy rodzaj włókna węglowego z odpowiednim ułożeniem kryształów. Włókno to łączyło wysoką sztywność wymaganą do wykorzystania jako materiał konstrukcyjny w samochodzie ze zdolnością do magazynowania ładunku elektrycznego. Teraz ci sami badacze skonstruowali całą baterię z włókna węglowego, która jest 10 razy wydajniejsza niż jej odpowiedniki. Bateria składa się z elektrody ujemnej wykonanej z włókna węglowego i elektrody dodatniej wykonanej z folii aluminiowej pokrytej fosforanem litowo-żelazowym. Elektrody są oddzielone warstwą włókna szklanego, która służy jako strukturalna matryca elektrolitu. Warstwa ta jednocześnie umożliwia przemieszczanie się jonów litu między elektrodami, jak w konwencjonalnym akumulatorze, i pomaga rozłożyć obciążenie mechaniczne na różne części konstrukcji. Naukowcy nazywają ich opracowanie „bezmasowym” urządzeniem do magazynowania energii, ponieważ w przeciwieństwie do konwencjonalnego akumulatora nie zwiększa on masy pojazdu. Przynajmniej w teorii. Niewątpliwie jest to duży plus technologii, ale jej zastosowanie wymaga pewnych kompromisów. Na przykład gęstość magazynowania energii takiego akumulatora wynosi 24 Wh/kg – około 5 razy mniej niż w istniejących akumulatorach litowo-jonowych. Ale takie materiały konstrukcyjne mogą być stosowane w połączeniu z konwencjonalnymi akumulatorami, co zwiększy przebieg samochodu na jednym ładowaniu.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Neurony w ludzkim oku mogą korygować błędy

▪ Bardzo jasna biała dioda LED

▪ Rekiny nauczą ludzi rosnąć zęby

▪ Mózg, który przeżył wstrząs mózgu, starzeje się szybciej

▪ Rozmowa przez telefon podczas jazdy prowadzi do wypadku

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Iluzje wizualne. Wybór artykułów

▪ artykuł Kryzys energetyczny, jego skutki demograficzne i społeczne. Podstawy bezpiecznego życia

▪ artykuł Czyja twarz jest nazywana najczęściej całowaną twarzą w historii? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów Thakral. Informator

▪ artykuł Magiczna sztafeta. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Kwadratura koła. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024