Импульсные стаби­лизаторы

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.