Корректоры коэффициента мощности. Сущность сдвига фаз и что он вносит. Корректор на 175 Вт с микросхемой МС34261

Обычно нестабильность напряжение на выходе ККМ гарантируется на уровне 5…6%, при нестабильности входного напряжения ±20%. Также при использовании ККМ энергоемкость блока питания повышается (энергоемкость – это мера способности блока питания отдавать в течении некоторого времени мощность в нагрузку, не “просаживая” сеть и не сильно снижая выходное напряжение).

Активные ККМ являются составным элементом любого ИЭП с импульсным преобразованием энергии и включается обычно на вход ИЭП после бестрансформаторного выпрямителя.

Несмотря на многообразие, реально существующих устройств, принцип работы ККМ можно рассмотреть на следующем простом примере (рис 4).

Рис 4

ККМ – это не что иное как почти обычный импульсный регулятор, питающий выпрямленным, но не сглаженным сетевым напряжением и стабилизирующий напряжение на выходном накопительном конденсаторе. Основная идея состоит в использовании способности этого регулятора обеспечивать во входной цепи требуемую форму тока.

Основной принцип его действия довольно прост и состоит в следующем. Сначала на короткое время замыкается ключ Q1 и в катушке индуктивности протекает нарастающий ток. Спустя некоторое время ключ размыкается, и энергия накопленная в катушке, через диод переходит выходной накопительный  конденсатор. Моменты открытия и закрытия ключа определяется схемой управления в зависимости значения входного напряжения и выходного тока (датчики напряжения и тока). Для того чтобы размеры катушки и потери в ней были невелики, величину индуктивности выбирают небольшой, а, соответственно, частоту повторения таких циклов делают достаточной высокой – десятки и сотни кГц. Следует заметить, что при чрезмерно высокой частоте потери на переключение транзистора, используемого в качестве ключа, становятся весьма существенными. Самое важное здесь то, что при надлежащем управлении вход такого преобразователя со стороны сети будет выглядеть как некоторое сопротивление (ток в каждый момент времени пропорционален напряжению), и в то же время на выходном конденсаторе будет поддерживаться некоторое постоянное напряжение, практически не зависящее от нагрузки и напряжения сети(!). При этом между напряжением в сети и током, отбираемым от нее, не будет ни сдвига фаз, ни нарушения пропорциональности (рис 5) (нелинейная нагрузка становится как будто активной).

осциллограммы

Рис 5

Для управления ККМ используются специализированные микросхемы, обеспечивающие формирование сигнала управления силовым ключом и необходимый закон модуляции длительности импульсов управления. Несмотря на многообразие поставляемых на рынок управляющих схем, общие принципы, заложенные в них совпадают.

Микросхемы управления корректорами похожи по структуре на обычные СУ импульсными стабилизаторами напряжения с управлением по току ( current mode ), и одна из таких микросхем, UC3842, послужила основой для МС33261, МС34261 – первых из разработанных фирмой СУ корректоров. Принципиальная схема корректора мощности на 175 Вт, с использованием микросхемы МС33261 в качестве СУ (рис 6).

Рис 6 Корректор на 175 Вт с микросхемой МС34261

Основными частями этой микросхемы, обычно как и любой другой микросхемы СУ являются драйвер, триггер-защелка, датчик тока реактора, усилитель сигнала рассогласования в обратной связи по напряжению, блоки защиты, а также, умножитель напряжения и компаратор нулевого тока.

Кратко рассмотрим назначение основных блоков, приведенных на рис., начав с общим для всех приведенных микросхем.

Блок драйвера - выходной блок СУ, обеспечивающий управление силовым транзистором импульсного регулятора.

Блок триггера - защелки ( ТТ ) определяет момент отпирания и запирания силового транзистора.

Логический блок вырабатывает импульс запрета сигналу, отпирающему силовой транзистор, при срабатывании различных защитных блоков, но не может запереть уже открытый транзистор. Поэтому он используется для реализации относительно инерционных цепей защиты

Компаратор максимального тока определяет момент выключения силового транзистора. На один из его входов подается сигнал с датчика тока в индуктивности, на другой - с умножителя.

Усилитель сигнала рассогласования ( УСР ) выполняет обычные функции обратной связи по выходному напряжению.

Источник опорного напряжения ( ИОН ) вырабатывает внутренние опорные сигналы на всех компараторах и имеет, по крайней мере, один вывод опорного напряжения для внешних цепей.

Блок защиты от пониженного напряжения питания обеспечивает отключения корректора при низком входном напряжении, приводящем в отсутствии такой защиты увеличению среднего значения входного тока и к соответствующему увеличению потерь и температуры в силовом транзисторе и реакторе (или трансформаторе, если он имеется в схеме).

Перечисленные блоки являются обязательными для обычного