34. Источники вторичного электропитания. Ключевые стабилизаторы.
Основным недостатком “гладких” стабилизаторов напряжения является большой КПД, обусловленный значительной мощностью, выделяемой на регулирующем транзисторе. В отличии от непрерывных стабилизаторов напряжения, регулирующий элемент ключевых стабилизаторов может находиться только в 2-х состояниях (вкл., выкл.). В импульсных источниках питания силовой транзистор (ключевой элемент) может находиться в 2-х режимах (заперт, насыщен). В насыщенном состоянии напряжение ключевого элемента очень мало. Для биполярного транзистора – 0,3-0,5 В.
Для полевого транзистора Rси · iрабочий .
При этом Pрас очень мало.В запертом состоянии напряжение ключевого элемента, как правило, является входным, но ток через него не протекает (Pрас очень мало). В ключевых стабилизаторах используется LC-фильтр (fр.стаб. ~ 10 – 100 кГц). Соответственно, и требования к L и С невысоки.
L-C – фильтр
СУ – схема управления
R1,R2 - делитель
КЭ – ключевой элемент
СУ формирует последовательность импульсов, скважность которых изменяется в зависимости от нагрузки на стабилизатор: Rн <<, Q>>. Расположение дросселя КЭ и возвратного диода различают 3 основных схемы ключевых стабилизаторов:
1. понижающий;
2. повышающий;
3. инвертирующий (может быть как повышающим, так и понижающим)
Понижающий преобразователь.
Импульсный стабилизатор имеет по сравнению с непрерывным одни недостатки, кроме высокого КПД!
В интервале времени tu , когда транзистор открыт или ключевой элемент замкнут, дроссель аккумулирует энергию от входного источника питания, конденсатор заряжается, и ток нагрузки определяется током через дроссель, диод VD при этом закрыт.
В интервал времени t0 , когда транзистор заперт, ток через дроссель продолжает протекать в том же направлении, замыкаясь через открытый диод VD. Конденсатор и дроссель поддерживают ток в нагрузке в течение этого промежутка времени. Поскольку запасенная энергия конденсатора должна быть равна расходуемой, то без учета остальных параметров ключевого элемента и дросселя можно записать.
Т.о. изменяя время включенного состояния ключевого элемента tu при изменении τ, можно изменять выходное напряжение или напряжение на нагрузке. Функционально законченные стабилизаторы понижающего типа в микросхемном исполнении tu = const, а τ изменяется. В последних сложных стабилизаторах наряду с частотно-импульсной модуляцией (изменяется τ) используется широтно-импульсная модуляция.
36. Инвертирующий преобразователь.
При открытом состоянии ключевого элемента дроссель подключается параллельно входному напряжению, диод VD при этом заперт, ток в дросселе нарастает, сопротивление нагрузки питается от конденсатора С. В интервал времени t0, когда ключевой элемент разомкнут, энергия запасенная в дросселе через открытый диод VD передается в нагрузку, подпитывая при этом конденсатор С. Напряжение на нагрузке определяется соотношением tu и t0 . Чем больше tu по сравнению с t0, тем выше выходное напряжение, и соответственно наоборот.
При включенном состоянии ключевого элемента дроссель снова подключается параллельно входному напряжению (VD заперт). Ток нагрузки поддерживается путем разряда конденсатора. При этом длительность замкнутого состояния ключа определяет уровень тока в дросселе. Когда ключ размыкается, ток начинает проходить через нагрузку, открывается диод VD и ток дросселя подзаряжает конденсатор и отдается в нагрузку. Соотношение выходного тока и выходного напряжения аналогичное, как и для понижающего преобразователя (t0 /τ)-1 .
Входное напряжение – от 2,5 до 40 В.
Выходное напряжение – от 1 до 40 В.
Максимальная рассеиваемая мощность – 1,5 Вт.
Ток потребления – 3,5 мА.
Частота внутреннего генератора – 100 Гц-100 КГц (задается внешним элементом).
Схема содержит генератор, источник опорного напряжения (1,3 В), ключевой элемент, компаратор, возвратный диод и операционный усилитель.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.