Проблема повышения КПД силовых устройств особенно остро стоит для преобразователей большой мощности, имеющих низкое выходное напряжение (2...5 В). Низкий КПД препятствует минимизации размеров этих устройств, приводит к перегреву отдельных узлов. Эффективными путями решения этой проблемы являются:
- замена биполярных ключевых транзисторов на полевые с низким сопротивлением открытого канала и малым временем переключения;
- применение специализированных микросхем управления;
- замена обычных выпрямительных диодов на диоды Шотки.
На рис.1 представлена схема мощного импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа с защитой от перегрузок по току.
В качестве управляющей в стабилизаторе применяется микросхема управления типа UC3843 фирмы UNURODE CORP. Подробнее описание этой микросхемы приведено в [1]. Остановимся здесь на основных ее функциях. ИМС UC3843 имеет в своем составе устройство запуска, которое при напряжении питания более 8...8,5 В (вывод 7) переводит все узлы из режима ожидания с малым потреблением тока в рабочее состояние. При этом источник опорного напряжения (вывод 8) вырабатывает стабилизированное напряжение 5 ± 0,05 В, а задающий генератор (вывод 4) — пилообразное напряжение, частота и соотношение времен нарастания и спада которого определяются номиналами элементов R4, СЮ. Выходной мощный буферный каскад (вывод 6) вырабатывает управляющее напряжение прямоугольной формы с размахом чуть меньше напряжения питания микросхемы. Его частота, длительность импульса и паузы совпадают с аналогичными параметрами пилообразного напряжения задающего генератора.
Устройство управления микросхемы реализует широтно-импульсный способ стабилизации выходного напряжения. Для этого в ее состав включен узел сравнения на основе операционного усилителя, на один вход которого подается часть опорного напряжения (2,5 В), а на другой — часть выходного с делителя напряжения R1-R2. Элементы R3, С8 — корректирующая цепь этого усилителя. Во время регулирования длительность выходного импульса начинает уменьшаться от исходной, как только напряжение на выводе 2 DA1 превысит значение 2,5 В. Частота же импульсов остается постоянной.
Основные характеристики стабилизатора
Входное напряжение, В 8...16
Выходное напряжение, В 5
Максимальный выходной ток, А 10
Амплитуда пульсаций выходного напряжения, мВ, не более 100
Нестабильность выходного напряжения, % 2
Диапазон рабочих температур, °С -10...+70
Частота преобразования, кГц 100
Среднее значение КПД, % 90
Для защиты стабилизатора от перегрузок по току ИМС имеет быстродействующий компаратор, на один вход которого подается опорное напряжение 1 В, а на другой (вывод 3) — напряжение, пропорциональное току, протекающему через ключевой транзистор VT2 во время открытого состояния последнего. В начале каждого периода выходное напряжение микросхемы открывает транзистор VT2, а когда напряжение на выводе 3 достигает значения 1 В, принудительно закрывает его. Во время перегрузки стабилизатора этот процесс происходит каждый период, препятствуя, таким образом, увеличению тока через ключ VT2, а значит, и через нагрузку. Таким образом, во время перегрузки ток через транзистор VT2 ограничен, что защищает последний от перегрева.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
