8.3.Схемы управления двухтактными
преобразователями напряжения
В регулируемых ППН совмещаются функции преобразования и регулирования электрической энергии с применением устройств управления, основанных также на принципе широтно-импульсной модуляции.
Период коммутации ключей остается постоянным, а регулироваться может как ширина импульса, так и ширина паузы в зависимости от различных дестабилизирующих факторов: изменения входного напряжения сети, изменения тока нагрузки и др.
Основным отличием схемы управления двухтактными преобразователями от однотактных является формирование ими не одной, а двух последовательностей импульсов управления, разделенных между собой регулируемой паузой. При этом две последовательности управляющих импульсов должны быть абсолютно симметричными, чтобы исключить подмагничивание трансформатора Тр постоянным током.
В двухтактных преобразователях применяются относительно мощные сглаживающие LС-фильтры, необходимые для сглаживания пульсации выпрямленного напряжения. Наличие регулируемой паузы приводит к необходимости увеличения индуктивности L и емкости С (табл.3, у=6,7,8).
Симметрия выходных импульсов обеспечивается применением триггерного делителя частоты. При этом частота выходных импульсов на каждом из выходов в два раза меньше частоты задающего генератора.
Такие микросхемы можно использовать для управления однотактными преобразователями или импульсными стабилизаторами, если объединить две последовательности выходных импульсов в одну, т. е. соединить между собой два выхода. При этом частота выходных импульсов будет равна частоте задающего генератора.
Следует отметить, что, в отличие от ИМС управления однотактными преобразователями, не выпускаются ИМС управления двухтактными преобразователями со встроенными силовыми транзисторами. На рис. 20 приведена упрощенная структурная схема универсальной ИМС управления двухтактными инверторами типа 1114ЕУ4 (ТL494). В состав микросхемы входят следующие основные узлы:
задающий генератор с внешними частотнозадающими элементами RТ и СТ;
• два усилителя сигнала ошибки УС01 и УС02 с одним общим выходом;
• компараторы ШИМ и паузы, формирующие управляющие импульсы с гарантированной паузой, устанавливаемой подачей на вход управления необходимого напряжения;
• триггер-делитель частоты импульсов на две последовательности;
• источник опорного напряжения +5В;
• схемы защиты по снижению напряжения и опорного напряжения;
• выходные мощные каскады (драйверы) для двух последовательностей импульсов.
Работа этой ИМС происходит следующим образом (рис. 21).
Задающий
генератор ЗГ
формирует пилообразное напряжение
UП=UСТ,
частота которого устанавливается с
помощью двух внешних элементов RТ
и СТ,
подключаемых к выводам 5 и 6 ИМС,
при этом частота импульсов определяется
соотношением 1,1/(
RТ
СТ
).
Рисунок 21. Временные диаграммы работы микросхемы
управления 1114ЕУ4 для двухтактных преобразователей
Модуляция ширины выходных импульсов достигается сравнением пилообразных импульсов с выходным напряжением усилителей сигнала ошибки Uвхшим, как показано на рис. 21. В результате этого формируется одна последовательность широтно-модулированных импульсов Uс, которая поступает на триггер-делитель Т.
84
С
выхода триггера-делителя снимаются
две последовательности импульсов Q
и
,
которые с помощью логических схем
преобразуются в две широтно-модулированные
последовательности, которые управляют
двумя выходными транзисторами VТ1
и VТ2
(драйверами). Выходные транзисторы имеют
открытые эмиттеры и коллекторы, поэтому
выходные сигналы можно снимать как в
прямом, так и в инвертированном виде.
На рис. 21 приведены выходные
последовательности импульсов, снимаемые
с эмиттеров выходных транзисторов ЭVT2
и ЭVТ1.
Схема двухтактного преобразователя на ИМС управления 1114ЕУ1 приведена на рис. 22. Эта схема имеет следующие особенности:
• в цепи датчика тока RДТ установлен фильтр Rф, Сф, ослабляющий импульсы помех при коммутации силовых транзисторов VT2, VТ1 (VT3, VТ4 на рис. 22);
• напряжение обратной связи на вход усилителя сигнала ошибки (вывод 1 ИМС) подается с делителя на сопротивлениях R1, R2;
• выходное
напряжение преобразователя определяется
по формуле:
;
• время паузы определяется делителем на сопротивлениях Rп1, Rп2 , подключенных к выводу 4 ИМС и источнику опорного напряжения Uоп (вывод 14 ИМС),
• относительная длительность паузы определяется по формуле
(
%)
и не может быть меньше 4% периода Т пилообразного напряжения задающего генератора;
• период Т задающего генератора устанавливается с помощью двух внешних элементов RТ и СТ, подключенных к выводам 5 и 6 ИМС, соответственно;
• частота задающего генератора определяется по формуле
≤
100(
кГц),
частотная коррекция усилителя сигнала ошибки выполняется элементами Rк, Ск, подключенными между выводами 2 и 3 ИМС,
плавный запуск преобразователя обеспечивается емкостью Спз, включенной между входом регулирования паузы (вывод 4 ИМС) и источником опорного напряжения Uоп (вывод 14 ИМС);
время выхода на рабочий режим при плавном запуске определяется по формуле
