- •Конспект лекций (расширенный)
- •1. ОБщие сВедения
- •2.Основные показатели стабилизированных источников вторичного электропитания
- •3.Классификация систем вторичного электропитания (свэп) и ивэп
- •4.Краткие сведения о напряжении питающей сети ивэп
- •5.Выпрямители.
- •5.1Однополупериодная (однофазная) схема выпрямителя
- •1.Определение параметров трансформатора
- •2.Определение параметров диода
- •3.Коэффициент пульсации выходного напряжения
- •5.Фазность схемы выпрямителя
- •5.2. Однофазная мостовая схема выпрямителя
- •5.3.Схема выпрямителя со средней точкой (двухполупериодная со средней точкой)
- •5.4.Трехфазная однотактная схема (Миткевича) выпрямителя
- •5.5.Трехфазная мостовая схема (Ларионова) выпрямителя
- •5.6.Шестифазные выпрямители по схеме треугольник-звезда и звезда- звезда
- •7.Параметрические стабилизаторы напряжения (псн)
- •7.1.Назначение и основные параметры и характеристики псн
- •7.2.Схема и принцип действия пСн вэ
- •7.3.Коэффициент стабилизации напряжения
- •8. Микросхемный стабилизатор напряжения типа кр142ен19
- •9.Микросхемные линейные стабилизаторы напряжения
- •9.2. Стабилизаторы напряжения с регулируемым выходным напряжением
- •1.1.1. Микросхемные стабилизаторы напряжения с регулирующим транзистором в плюсовом проводе выходной цепи Микросхемы серий 142ен1–142ен2, кр142ен1–кр142ен2
- •9.3. Интегральные стабилизаторы напряжения с фиксированным выходным напряжением
- •1.2.1. Микросхемные стабилизаторы серий 142ен5, 142ен8, 142ен9, кр1157, кр1162 и их основные электрические параметры
- •1.2.2. Примеры применения микросхемных стабилизаторов
- •9.4. Двуполярные интегральные стабилизаторы напряжения
- •1.3.1. Микросхемные стабилизаторы напряжения серий 142ен6а, 142ен6б, к142ен6а – к142ен6г
- •Модуль 2.
- •11. Общая характеристика импульсных источников вторичного электропитания (ивэп)
- •2. 1. Сравнение импульсных и линейных источников ивэп
- •Глава 2. Импульсные стабилизаторы напряжения
- •2.1. Назначение и области использования
- •2.2.1. Схема и принцип действия понижающего исн
- •2.2.2. Принцип действия повышающего исн
- •Схемы силовых цепей инвертирующих исн приведены на рис. 88.
- •2.3. Методы стабилизации напряжения и эквивалентная схема системы управления импульсными ивэп
- •Глава 3. Схемотехника Импульсных стабилизаторов
- •3.7. Микросхема кр142еп1 управления импульсным стабилизатором напряжения
- •3.7.2. Импульсный стабилизатор напряжения с шим
- •Пилообразное напряжение часто получают от отдельного устройства – генератора пилообразного напряжения (гпн).
- •Импульсные стабилизаторы напряжения на ис tl494.
- •Примечание - подробнее о самой микросхеме и принципе ее работы показа-но далее в параграфе2.4.2. - шим регулятор на ис tl494.
- •3.1.1. Принципиальная схема импульсного понижающего стабилизатора на ис tl494
- •3.1.2. Принципиальная схема импульсного повышающего стабилизатора на ис tl494
- •3.1.3. Принципиальная схема импульсного инвертирующего стабилизатора на ис tl494
- •2.4.2. Шим регулятор на ис tl494 Интегральная микросхема управления tl494 двухтактным полумостовым импульсным преобразователем напряжения.
- •МОдуль 3.
- •Глава 4. Функциональные узлы и схемотехника импульсных преобразователей напряжения ивэп
- •4.1. Структурные схемы импульсных источников питания
- •1.3. Классификация импульсных источников электропитания
- •4.2. Полумостовые преобразователи напряжения
- •4.2.1. Входные цепи
- •4.2.2. Усилители мощности
- •4.2.3.Упрощенная схема полумостового усилителя мощности
- •Защита 4.6. Схема «медленного пуска»
- •6. Основы пРоектирование импульсных преобразователей напряжения
- •6.2. Методика расчета ивэп для зарядки аккумуляторных батарей (автомобильных)
Глава 3. Схемотехника Импульсных стабилизаторов
напряжения на микросхемах
3.7. Микросхема кр142еп1 управления импульсным стабилизатором напряжения
Интегральная микросхема КР142ЕП1А, КР142ЕП1Б (в дальнейшем интегральная схема – ИС) представляет собой узел управления импульсным стабилизатором напряжения с коммутируемым током до 0,2 А и частотой коммутации до 100 кГц. Микросхемы выполнены по планарно – эпитаксиальной технологии с изоляцией p-n переходом [5].
Прибор оформлен в пластмассовом корпусе 2103.16 (238.16–2), чертеж корпуса представлен на рис. 56, а. Масса прибора не более 1,5 г.
Принципиальная схема показана на рис. 56, б. В нем можно выделить три основные независимые части – источник образцового напряжения, выходной составной транзистор и пороговое устройство.
а б
Рис. 56
Источник образцового напряжения – ИОН – (выводы 5 ¸ 9) построен по стандартной схеме. Положительный температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации стабилитрона VD1 компенсирован отрицательным ТКН эмиттерного перехода транзистора VT1 и p–n перехода диода VD2. Вывод 7 от базы транзистора VT1 может быть использован для снятия некомпенсированного образцового напряжения, для изменения режима работы источника, для использования узла как датчика температуры.
В составной транзистор (выводы 1 ¸ 4, 16) входят транзисторы VT2,VT3. Пороговое устройство состоит из входного дифференциального усилителя, триггера Шмитта и узла внешней синхронизации.
Дифференциальный усилитель выполнен на транзисторах VT11 и VT12, а транзисторы VT9 и VT10 включены по схеме «токового зеркала» и служат высокоомной нагрузкой транзисторов VT11 и VT12. При этом VT9 является простейшим стабилизатором тока, а VT10, включенный как диод, используется для формирования напряжения UБЭ транзистора VT9.
На базу VT12 подается с делителя цепи сравнения часть выходного напряжения стабилизатора, а на базу VT11 - опорное напряжение. Дифференциальный усилитель усиливает разность значений напряжения сигналов на его входах. Усиленное разностное напряжение снимается с коллектора VT11 и поступает на базу транзистора VT8, включенного по схеме с общим коллектором.
Этот транзистор обеспечивает развязку дифференциального усилителя и входа триггера Шмитта, собранного на транзисторах VT4 ¸ VT6 и резисторах R4 ¸ R8. Триггер Шмитта преобразует выходное напряжение дифференциального усилителя в прямоугольные импульсы (их снимают с коллектора транзистора VT4).
Диодный мост VD3 ¸ VD6 вместе с транзистором VT7 позволяют синхронизировать триггер Шмитта внешним сигналом.
Типовая схема ключевого стабилизатора напряжения, построенного на ИС КР142ЕП1А, изображена на рис. 57.
Рис. 57
3.7.1. Принцип действия ИСН с РЭ
У двухпозиционных (релейных) стабилизаторов напряжения в цепи отрицательной обратной связи имеется релейный элемент с двумя порогами срабатывания (рис. 30), управляющий работой регулирующего устройства (РУ). Такую характеристику, например, имеет триггер Шмитта.
В процессе работы стабилизатора на входе релейного элемента происходит непрерывное сравнивание выходного напряжения (Uвых) ИСН с заданным опорным пороговым напряжением. В зависимости от приложенного ко входу сигнала ошибки релейный элемент может находиться в одном из двух возможных состояний: открытом и закрытом.
Увеличение выходного напряжения Uвых будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто определенного значения напряжения срабатывания. В этот момент произойдет размыкание силовой цепи стабилизатора и выходное напряжении начнет уменьшаться. Снижение Uвых будет происходить до тех пор, пока не будет достигнуто пороговое значение напряжения опускания Uотп. После этого регулирующее устройство (РУ) снова замкнет силовую часть ИСН, выходное напряжение начнет возрастать и описанный выше процесс снова повториться.
Интервал между напряжениями Uсраб и Uотп характеризует зону чувствительности релейного элемента.
Рассматривается установившийся режим работы ИСН, когда при замкнутом РУ ключе (рис. 57 внешние VT2, VT3 – открыты) происходит процесс накопления энергии в элементах L1,С4 силовой части от источника питания Uп и напряжение на сопротивлении нагрузки Rн растет [5].
При увеличении Uвых увеличивается и напряжение на сопротивлении R9 (выв. 12) делителя R 7, R9 цепи ООС на рис. 57. Это приведет к тому, что транзистор ИС (рис. 56 надо рис. 95) VT12 будет приоткрываться, VT11 - призакрываться, VT8 – приоткроется. В следствие этого положительный потенциал базы транзистора VT6 повысится и как только он достигнет порогового значения Uу = Uсраб – VT6 полностью откроется, а VT5 ,VT4 – полностью закроются. В результате чего на базу (выв. 4) VT3 ИС сигнал Uрэ (рис.30) с выхода порогового устройства (выв. 11) поступать не будет, так как ток коллектора транзистора VT4 равен нулю. В этом случае транзисторы VT2, VT3 ИС закроются и их токи коллекторов (выв. 2, 3) тоже будут равны нулю, следовательно, будут закрыты и внешние ключи VT2, VT3 (рис. 57) и через них коллекторный ток протекать не будет, а это приведет к тому, что накопленная энергия в фильтре L1,C4 начнет передаваться в нагрузку Rн и напряжение на ней будет уменьшаться (линейно при Iн = const).
Уменьшение Uвых вызовет снижение напряжения на R9. Как только Uвых достигнет некоторого наименьшего значения, соответствующего Uу = Uотп транзистор VT12 будет призакрываться, VT11 – приоткрываться, VT8 – призакрываться. Транзистор триггера Шмитта VT6 полностью закроется, а транзисторы VT5, VT4 будут полностью открыты. При этом величина импульса прямоугольного напряжения Uрэ на выходе триггера (выв.11) будет достаточной (приближенно Uрэ = 5 В – напряжению питания порогового устройства) для полного отпирания внутренних и внешних ключей VT2, VT3. Напряжение на выходе ИСН будет снова повышаться. В схеме устанавливаются автоколебания, а напряжение на нагрузке поддерживается неизменным в пределах, определяемых чувствительностью (рис. 30) по напряжению микросхемы КР142ЕП1.
Пусть ключи разомкнуты (т.е. VT2, VT3 закрыты) в течение времени паузы tп, а замкнуты в течение интервала tи =T – tп , где T = 1/f – период работы ключа, а f – частота коммутации (переключения). Так как скорость разрядки конденсатора C4 не зависит от напряжения Uп , то интервал tп не меняется при изменении входного напряжения. Колебания входного напряжения вызывают изменения лишь одной зарядной части периода tи = T - tп. Ее значение уменьшается с ростом Uп, а вместе с ней и весь период T , что ведет к увеличению частоты f работы ключа.
Увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению зарядной и разрядной частей периода (последняя изменяется резче). По этой причине увеличению тока нагрузки соответствует уменьшение периода работы ключа T и снижение относительной длительности паузы tп/T, т.е. частота коммутации транзисторов VT2, VT3 растет при увеличении тока нагрузки.
Самый большой период Tmax работы ключа такого стабилизатора соот-ветствует наименьшему току Iн min нагрузки и входному напряжению Uп min. В реальных схемах добиваются того, чтобы этот период Tmax получался достаточно малым, так как иначе (при низкой частоте) придется для сглаживания пульсаций U~н выходного напряжения применять громоздкий фильтр [5].
Чем больше скорость изменения выходного напряжения и выше чувствительность релейного элемента, тем выше частота коммутации стабилизатора.