Мощный импульсный стабилизированный блок питания. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Блоки питания

 Комментарии к статье

В предлагаемой вниманию читателей статье описан мощный импульсный источник для питания различной электронной аппаратуры. Он собран по схеме полумостового инвертора, управляемого ШИ-контроллером TL494.

Появление мощных высоковольтных полевых транзисторов явилось предпосылкой для развития сетевых высокочастотных блоков питания с широт-но-импульсным (ШИ) управлением [1,2]. Основные преимущества подобных источников перед традиционными линейными - получение большей мощности на нагрузке при меньших габаритах и, соответственно, большего КПД [3].

Схема предлагаемого импульсного блока питания показана на рис. 1. Основа устройства - преобразователь, собранный по полумостовой схеме. В источнике питания выполнена полная гальваническая развязка между входной высоковольтной и выходной цепями. Узел управления собран на основе ШИ-контроллера TL494.

(нажмите для увеличения)

Основные технические характеристики источника питания

• Выходное напряжение, В......28
• Максимальный ток нагрузки, А......10
• Номинальная частота преобразования, кГц......100

Транзисторный оптрон U2 обеспечивает гальваническую развязку в цепи отрицательной обратной связи по напряжению. Падение напряжения на резисторе R7 приблизительно равно 2,5 В. Сопротивление этого резистора рассчитывают, задавшись током через резистивный делитель R6R7. Сопротивление резистора R6 вычисляют по формуле

где Uвыx - выходное напряжение источника питания; I1 - ток через резистивный делитель R6R7.

Сопротивление резистора R9 определяет ток через излучающий диод оптрона U2.1, а также минимальный рабочий ток стабилизатора DA1. При выбранном токе в этой цепи I2 (значение тока должно быть в допустимых пределах для стабилизатора DA1) сопротивление резистора R9 рассчитывают по формуле

где U F - падение напряжения на излучающем диоде оптрона U2.1.

Микросхема DA5 стабилизирует напряжение 8 В для питания делителя, состоящего из фототранзистора оптрона U2.2 и резистора R17. Напряжение от средней точки делителя поступает на неинвертирующий вход первого усилителя сигнала ошибки ШИ-контроллера DA6.

Напряжение для питания узла управления и драйверов (микросхема DA7) полевых транзисторов обеспечивает вспомогательный источник на сетевом трансформаторе Т2 и аналоговых стабилизаторах напряжения DA2 и DA3.

Узел защиты по току собран на компараторе DA4 и триггере DD1.1. Функцию датчика тока выполняет резистор R5, включенный в диагональ полумоста. На неинвертирующий вход компаратора DA4 подается напряжение треугольной формы с конденсатора (С26) частотозадающей цепи тактового генератора ШИ-контроллера (рис. 2). На выходе компаратора формируются тактовые импульсы, поступающие на вход С триггера DD1.1.

(нажмите для увеличения)

Если падение напряжения на резисторе R5 достигнет 1,1В, включаются излучающие диоды и открывается фототранзистор оптрона U1. На вход S триггера DD1.1 поступит низкий уровень. На прямом выходе триггера DD1.1 и, следовательно, на неинвертирующем входе второго усилителя сигнала ошибки ШИ-контроллера DA6 установится высокий уровень. В этом случае оба транзистора VT1 и VT2 будут закрыты.

Для управления мощными коммутирующими полевыми транзисторами применена специализированная микросхема - двуканальный драйвер DA7. На рис. 3 показана внутренняя структура одного канала. В скобках указаны номера выводов второго канала. Каждый канал содержит оптрон и усилитель с мощным токовым выходом. Подобные микросхемы широко используют для управления как асинхронными, так и электродвигателями постоянного тока.

Параметры драйвера позволяют непосредственно управлять полевыми транзисторами с изолированным затвором, коммутирующими ток до 50 А при напряжении не более 1200 В.

Основные параметры микросхемы HCPL315J

• Максимальный пиковый выходной ток, А......0,6
• Максимальное выходное напряжение, В......1
• Максимальный потребляемый ток, мА......5
• Интервал напряжения питания, В.......15...30
• Рабочий интервал температуры, °С......-40...+100

Сопротивление резисторов R3 и R4 в цепях затворов коммутирующих транзисторов рассчитывают по формуле

где UC2o (С22) - напряжение питания драйвера (напряжение на конденсаторе С20 или С22); UL - выходное напряжение драйвера; lL - максимальный пиковый выходной ток.

В диагональ полумоста включены первичная обмотка трансформатора Т1 и дроссель L2 (индуктивность дросселя может включать в себя индуктивность рассеивания трансформатора) [4]. Трансформатор выполнен на магнитопроводе Е-Е типоразмера F-43515 фирмы Magnetics Inc. Первичная обмотка содержит 38 витков провода #19AWG, а вторичная - 5+5 витков, намотанных проводом #12AWG. Дроссель L2 наматывают на магнитопроводе F-41808EC фирмы Magnetics Inc. Обмотка дросселя L2 состоит из 8 витков провода #19AWG.

Дроссель L3 выполнен на магнитопроводе тороидальной формы МРР 55930А2 фирмы Magnetics Inc. Обмотка дросселя L3 содержит 20 витков провода #12AWG. Дроссель входного фильтра L1 - Е3993 фирмы Coilcraft, его индуктивность - 900 мкГн.

При включении транзистора VT1 (или VT2) через первичную обмотку трансформатора Т1 за время управляющего импульса t1 начинает протекать линейно нарастающий ток (рис. 4). Когда транзистор VT1 (или VT2) закроется, вследствие накопленной в первичной обмотке трансформатора и дросселе L2 энергии в цепи за время t2 в этом же направлении продолжает протекать линейно уменьшающийся ток. Он замыкается через диод VD7, если выключился транзистор VT1 (или через диод VD6, если выключился транзистор VT2).

Не учитывая активные потери мощности в цепи первичной обмотки трансформатора, запишем уравнения для интервалов времени t1 и t2:

где Е0 = Uпит/2 - половина напряжения питания; U'0 - выходное напряжение источника, приведенное к первичной обмотке трансформатора; L1 -суммарная индуктивность первичной обмотки трансформатора Т1 и дросселя L2.

Отсюда получим выражения для времени t1 и t2 (см. рис. 4):

где lm - максимальный ток первичной обмотки трансформатора.

Время протекания тока через первичную обмотку трансформатора в одном направлении tn = t1 +t2 можно выразить следующим образом:

Если принять, что

то время протекания тока равно

Из этого равенства получим уравнение для внешней характеристики источника питания. Например, для коэффициента заполнения управляющих импульсов

следует

откуда

Если обозначить

то уравнение внешней характеристики источника питания имеет вид

Внешняя характеристика блока питания показана на рис. 5. Выходное напряжение источника зависит от сопротивления резистора R17 - чем меньше сопротивление, тем меньше напряжение на выходе. Ток срабатывания защиты определяется сопротивлением датчика - резистора R5.

Литература

1. Hexfet designer's manual, vol. I. - Published by International Rectifier, 1993.
2. Carmelo L. A New Driving Circuit for IGBT Devices. - IEEE Transaction On Power electronics, vol. 10, № 3, May 1995, pp. 373-378.
3. Brown M. Practical Switching Power Supply Design. - San Diego, 1990.
4. Ivensky G. Reducing IGBT Losses in ZCS Series Resonant Converters. - IEEE Transactions on industrial electronics, vol. 46, № 1, February 1999.

Авторы: Р.Каров, С.Иванов, г.София, Болгария

Смотрите другие статьи раздела Блоки питания.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Случайная новость из Архива Нейроны меняют собственную ДНК 06.05.2015 Стабильность ДНК - залог долгой и счастливой жизни, поэтому всякие мутации клетка старается ликвидировать с помощью специальных молекулярных машин. Конечно, здесь можно вспомнить про явление кроссинговера, который происходит, например, во время созревания половых клеток (и вообще у делящихся клеток) - при кроссинговере происходит масштабный обмен ДНК-фрагментами между гомологичными хромосомами. Однако этот процесс находится под тщательным контролем, и привязан он все-таки к клеточному делению. Что же до остальных случаев нестабильности генома, то они возникают либо по внешним причинам (вроде мутагенного излучения), либо из-за не слишком точной работы молекулярных машин, занимающихся удвоением и ремонтом ДНК. Нормальная, здоровая клетка старается как можно тщательнее следить за изменениями в хромосомах и по возможности восстанавливать все, как было. Тем удивительнее выглядят результаты исследовательской группы Хунцзюнь Суна (Hongjun Song) из Университета Джонса Хопкинса . Он и его сотрудники обнаружили, что обычные, зрелые нейроны мозга постоянно вносят исправления в собственную ДНК, пользуясь эпигенетическими метками. Как известно, чтобы изменить активность того или иного гена, клетке не нужно вмешиваться в последовательность нуклеотидов, достаточно снабдить ген специальными маркерами, которые сделают его менее привлекательным для белков, синтезирующих РНК. Такими маркерами выступают метильные группы, которые пришиваются к азотистому основанию цитозину, одному из четырех "букв" генетического кода. (В скобках заметим на всякий случай, что метильные метки и вообще эпигенетическая регуляция далеко не единственный способ управления активностью генов.) Прометилировать ДНК легко, но бывает, что метку нужно с цитозина снять. Это сделать уже не так просто, и тут запускается целая цепь реакций, причем по ходу дела меченая "буква" вырезается и на ее место вставляется обычный, неметилированный цитозин. То есть в одной из цепей ДНК образуется дыра, которая представляет собой сильный элемент нестабильности - ведь сюда может по ошибке попасть какая-то другая "буква", и у нас получится настоящая мутация. Тем не менее, процессы метилирования и деметилирования ДНК идут в клетках млекопитающих довольно активно, причем даже в таком "нежном" органе, как мозг, который вообще по максимуму защищен от непредсказуемой внешней среды и от остального тела. В своей статье в Nature Neuroscience авторы работы пишут, что в нейронах мозга мыши деметилирующая активность была четко связана с синаптической пластичностью клеток. Под синаптической пластичностью понимают способность нейрона регулировать силу межнейронного соединения с соседями - благодаря ей импульс в цепочке может слабеть или усиливаться. На молекулярном уровне это можно увидеть по тому, как меняется количество нейромедиаторов, передающих сигнал от одного нейрона к другому, и как меняется количество нейромедиаторных рецепторов у "принимающей стороны" - чем в более широком диапазоне происходят изменения, тем большей пластичностью обладает нейрон. Так вот, когда в клетках мозга отключали ген Tet3, который подавляет деметилирование, синаптическая пластичность повышалась; и наоборот, когда активность Tet3 стимулировали, пластичность снижалась. Дальнейшие эксперименты показали, что ген Tet3 влияет на уровень синаптического белка GluR1, который как раз служит рецептором для нейромедиаторов. Если нейроны начинали реагировать на самый ничтожный раздражитель, активность Tet3 возрастала, и как следствие, снижался уровень рецептора GluR1 - то есть клетки переставали реагировать на малейшие изменения в импульсах, синапсы возвращались к стандартному режиму работы. Но могло быть и обратное: если активность синапсов сильно уменьшалась, у Tet3 она уменьшалась тоже, так что уровень GluR1 повышался - что, в свою очередь, отражалось на работе синапсов. Активность же гена, отвечающего за деметилирование, можно было увидеть по состоянию ДНК, по тому, насколько часто в ней происходило вырезание нуклеотида. Синаптическая пластичность связана со способностью к обучению - считается, что чем она больше, тем лучше для мозга. Но у нее, очевидно, должны быть какие-то регуляторы, одним из которых неожиданно оказался ген Tet3, реагирующий на изменения активности межнейронных контактов. Конечно, возникает вопрос, как именно такая "микрохирургия" ДНК, то есть постоянное вырезание букв из последовательности нуклеотидов, влияет на способность синапсов реагировать на разные сигналы. Возможно, что бреши в ДНК-цепочках приходятся как раз на те гены, что непосредственно влияют на силу и чувствительность синапсов, но что именно там происходит, можно будет узнать лишь из дальнейших исследований.

Другие интересные новости:

▪ Найден способ услышать рыб внутри аквариума

▪ Свет заменит электроны в компьютерах будущего

▪ Экшен-камера Toshiba Camileo X-Sports

▪ Органические светодиоды для медицинских приборов

▪ Бесплатное электричество и чистая вода

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Автомобиль. Подборка статей

▪ статья Государственная политика в области предупреждения и ликвидации ЧС, защиты населения и территорий. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Что является причиной плоскостопия? Подробный ответ

▪ статья Снежный самокат. Личный транспорт

▪ статья Электрические цепи и их элементы. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Капризная монета. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026