Широтно-импульсный модулятор

Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) служит для преоб­разования постоянного напряжения сигнала ОС, снимаемого с од­ного из выходов преобразователя в сигнал такой длительности импульса, который необходим для отпирания выходного транзи­стора. Кроме этой основной функции ШИМ обеспечивает плав­ное нарастание мощности преобразователя после включения в сеть, а также различные виды защиты режима выходного тран­зистора.

Подробное представление о работе этого узла преобразовате­ля можно получить из рассмотрения практической схемы, приве­денной на рис. 20. Этот узел использован в ИИЭ телевизора, но может найти применение и в другой бытовой РЭА. Параметры схемы приведены для случая управления выходным каскадом так называемой самостабилизирующейся строчной развертки, ра­ботающей на частоте 15625 Гц.

Времязадающий конденсатор СЗ заряжается постоянным то­ком стабилизатора, собранного на транзисторе VT1, и на нем формируется линейно нарастающее напряжение. На транзисторе VT2 собран разрядный каскад, управляемый входными импуль­сами (например, с задающего генератора строчной развертки). Резистор R5 ограничивает разрядный ток конденсатора СЗ. Ре­зистор R2 служит для установки начального значения наклона линейно нарастающего напряжения на конденсаторе СЗ. Транзи­сторы VT3 и VT4 образуют компаратор, служащий для сравнения напряжения на конденсаторе СЗ с опорным напряжением +3,3 В, задаваемым стабилитроном VD3. При превышении напряжения на конденсаторе СЗ уровня +3,3 В транзистор VT4 открывается и открывает выходной каскад на транзисторе VT5. На резисторе R9, являющемся нагрузкой VT5, возникает положительный прямо­угольный импульс, который используется для управления выход­ным каскадом преобразователя.

Рис. 20. Принципиальная схема ШИМ на транзисторах

Стабилизация выходного напряжения от различных дестаби­лизирующих факторов (например, от изменения тока нагрузки, а также от изменения питающего напряжения) осуществляется за счет изменения длительности управляющих импульсов, т. е. пу­тем управления наклоном линейно нарастающего напряжения на конденсаторе СЗ. Напряжение ОС подается на усилитель сигна­ла ошибки, собранный на транзисторе VT6. Коллектор транзисто­ра VT6 через резистор R4 соединен с эмиттером стабилизатора то­ка VT1. При изменении проводимости VT6 меняется потенциал эмиттера VT1, а следовательно (при постоянном потенциале базы), его коллекторный ток. Поэтому изменяется наклон линей­но нарастающего напряжения на СЗ и тем самым длительность выходного импульса.

Таким образом, например, при увеличении напряжения пита­ния сети увеличивается выходное напряжение ИИЭ, транзистор VT6 открывается, потенциал на эмиттере VT1 уменьшается, VT1 начинает запираться и ток, заряжающий конденсатор СЗ, умень­шается. При этом уменьшается крутизна наклона линейно нара­стающего напряжения и длительность выходного импульса. Это приводит к уменьшению времени открытого состояния ключа вы­ходного каскада ИИЭ. В результате выходное напряжение умень­шается до исходного значения. Уровень выходного напряжения ИИЭ устанавливается резистором R14.

При включении аппаратуры в выпрямителях, выходных каска­дах ИИЭ, в фильтрующих конденсаторах возникают пусковые токи, достигающие значительной величины. Например, в телеви­зионных приемниках, если не принято специальных мер, пуско­вые токи в сетевых выпрямителях могут достигать значений 50 — 100 А. Поэтому в ИИЭ для устранения аварийных режимов не­обходимо осуществлять плавный, замедленный пуск, заключаю­щийся в постепенном выходе на номинальный режим.

В рассматриваемой схеме плавный пуск осуществляется до­статочно простым способом. При подаче питания на схему кон­денсатор С6 разряжен, резисторы R3, R2 образуют делитель, за­пирающий транзистор VTL По мере заряда конденсатора С6 че­рез резистор R15 происходит постепенный (плавный) выход VT1на номинальный режим стабилизатора тока, и тем самым дли­тельность выходного импульса плавно увеличивается от нуля до номинальной. Время плавного пуска определяется постоянной времени цепи R15, Сб. Диод VD5, включенный параллельно ре­зистору R15, служит для разряда конденсатора С6 при выключе­нии.

Надежность работы ИИЭ значительно повышается путем ис­пользования электронной защиты, заключающейся в запирании выходных каскадов при аварийных режимах (например, при ко­ротком замыкании в нагрузке). Быстродействующая электронная защита предотвращает выход из строя выходных транзисторов и выпрямителей.

В описываемой схеме защита осуществляется следующим об­разом. На вход схемы через резистор R21 поступает информация о потребляемом токе, например, с резистора сопротивлением 1,5 — 3 Ом, включенного последовательно с фильтрующим конденсато­ром сетевого выпрямителя. При аварийном режиме отрицатель­ный потенциал на входе схемы защиты запирает транзистор VT8, транзистор VT7 отпирается, конденсатор С6 быстро разряжается через VT7. Отрицательное напряжение на резисторе R7 поддер­живает VT8 в закрытом состоянии до полного разряда конденса­тора Сб. Разряд конденсатора С6 приводит к запиранию VT1 и, следовательно, к уменьшению длительности выходного импульса до нуля. Выходной каскад ИИЭ при этом запирается. Затем про­исходит повторное включение блока питания, с плавным пуском. При сохранении аварийного режима происходит очередное сраба­тывание схемы защиты и блок питания выключается.