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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Oscillatori principali degli alimentatori switching. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Alimentatori Quando si progettano convertitori di tensione a impulsi push-pull, è necessario adottare misure per impedire il passaggio di corrente attraverso i transistor di commutazione. È possibile garantire il normale funzionamento dei convertitori se viene generato un segnale di forma speciale (diversa da un meandro) per controllare i transistor. Quando si progettano alimentatori a commutazione (UPS) che funzionano a frequenze più elevate, l'attenzione principale è rivolta a garantirne l'affidabilità e l'elevata efficienza. Gli UPS push-pull hanno proprio queste qualità [1]. Tuttavia, senza adottare misure speciali per eliminare la corrente, è impossibile ottenere un funzionamento stabile delle unità con un'efficienza accettabile (80%). La corrente passante negli UPS push-pull è dovuta al tempo di spegnimento finito (diverso da zero) dei transistor di commutazione. Il fatto è che il tempo di spegnimento (toff) dei transistor più potenti utilizzati negli UPS è compreso tra 1,5 e 8 μs e il loro tempo di accensione (ton) è circa dieci volte inferiore. Ciò porta al fatto che ad una frequenza maggiore la forma della corrente nei circuiti del collettore è distorta e diventa diversa da un meandro. Di conseguenza, la durata degli impulsi di corrente aumenta e la loro pendenza diminuisce, soprattutto durante il declino. Nella fig. La Figura 1 mostra la forma attuale della base dei transistor dell'UPS (schemi aeb) e del loro collettore (c e d). Dai diagrammi si vede che al diminuire della corrente IK1 aumenta la corrente IK2, il che porta appunto alla formazione di una corrente passante. Nei diagrammi c e d la linea tratteggiata mostra la corrente passante in corrispondenza degli aumenti e delle diminuzioni degli impulsi di corrente dei collettori dei transistor di commutazione.
Un metodo radicale per eliminare la corrente passante è la formazione negli oscillatori principali (MG) di impulsi diversi dal meandro e dotati di pause (tp), la cui durata, in prima approssimazione, è pari a tp = toff - ton. Tuttavia, in pratica, i tempi di accensione e spegnimento sono diversi anche per due transistor identici. Dipende dalla tensione della fonte di alimentazione primaria, dalla temperatura di giunzione, dalla corrente del collettore, ecc. Pertanto, la durata della pausa dovrebbe essere maggiore del valore specificato o, meglio ancora, regolabile. Lo scopo di questo articolo è proporre i metodi più semplici per generare impulsi nell'MG, adatti al controllo di un UPS. Contiene schemi GB di varia complessità, fornendo durata della pausa sia fissa che regolabile. Il dispositivo, il cui schema è mostrato in Fig. 2, permette di generare una sequenza di impulsi con pausa regolabile. Il generatore di clock è assemblato sugli elementi DD1.1-DD1.3. Produce impulsi: un meandro di doppia frequenza rispetto alla frequenza di commutazione dei transistor di commutazione (Fig. 3, diagramma a). Il circuito differenziatore C2R2 genera brevi impulsi di attivazione di alto livello, che controllano il funzionamento del driver della durata della pausa sugli elementi DD2.1, DD2.2 (Fig. 3, diagramma b).
Dall'uscita dello shaper, gli impulsi arrivano agli ingressi degli elementi DD2.3, DD2.4 e attivano DD3.1, che svolgono la funzione di un distributore di impulsi. Alle uscite del CG (diagrammi e, f) si formano sequenze di impulsi, spostate l'una rispetto all'altra di 180°, con una pausa di durata tп. La frequenza degli impulsi all'uscita del generatore è due volte inferiore rispetto all'uscita del generatore di clock. La durata della pausa è regolata dal resistore variabile R3. A volte per controllare l'UPS è necessario ricevere impulsi di basso livello con una pausa. In questo caso, nello schema di Fig. 2 elementi DD2.1, DD2.2 del microcircuito K561LE5 vengono sostituiti con un elemento del microcircuito K561LS2 e invece degli elementi DD2.3, DD2.4 includono elementi AND-OR secondo il circuito 2OR. Per fare ciò, è sufficiente applicare una tensione di alto livello ai pin 9 e 14 del microcircuito K561LS2. Se è necessario aumentare la potenza degli impulsi e la pendenza dei loro aumenti e diminuzioni, è necessario utilizzare i microcircuiti TTL e TTLSh negli stadi di uscita dell'MG. Nella fig. La Figura 4 mostra uno schema del XNUMXG sui microcircuiti TTLSh.
Il dispositivo consente la regolazione dell'ampiezza dell'impulso della tensione di uscita dell'UPS. L'unità PWM è assemblata sugli elementi DD2.1, VT1, VT2, R3, C3, R5, R6. I diagrammi di tensione sono mostrati in Fig. 5. Qui: Unop è la tensione di commutazione di soglia degli elementi DD1.4 e DD2.1; tпф - durata fissa della pausa; tp - durata della pausa regolabile; tir - durata dell'impulso regolabile; t e max, t e min - durata massima e minima dell'impulso.
L'intervallo di controllo della durata dell'impulso va da 0,2 μs a 18 μs (con una frequenza di impulso in uscita di 25 kHz). La durata degli impulsi è regolata modificando la tensione in base al transistor VT1, che collega il resistore R5 in parallelo con R6 e modifica quindi la costante di tempo del circuito differenziatore C3R6. Il resistore R7 fornisce isteresi e impedisce l'autoeccitazione dell'elemento DD2.1. Il pin Uynp può essere alimentato con un segnale di feedback dallo stabilizzatore di tensione in uscita dell'UPS. Quando si stabilisce il GB, il resistore R2 imposta la durata della pausa e il resistore R5 imposta la durata minima (tn min) degli impulsi generati (diagramma k). Va notato che l'uso del PWM nell'UPS è limitato dal fatto che quando la durata dell'impulso diminuisce a meno di t e max/2, l'efficienza dell'UPS diminuisce drasticamente, poiché la maggior parte delle volte i transistor di commutazione sono in una posizione stato insaturo. Pertanto, l'uso di un UPS con stabilizzazione della tensione di uscita SHI è limitato al carico minimo, solitamente almeno il 10% del carico nominale. Interessante è il 6G (Fig. 561), che consente di impostare la durata della pausa senza circuiti differenziali di impostazione del tempo utilizzando i contatori K8IE561 (K9IEXNUMX). La durata della pausa può essere impostata in modo discreto variando la frequenza del generatore di clock ed il coefficiente di divisione del contatore entro i limiti indicati nella tabella per la frequenza del segnale di uscita del generatore 25 kHz. La tabella mostra che la durata dell'impulso è uguale al periodo del generatore di clock.
Lo ZG utilizza microcircuiti CMOS dotati di contatori decimali con decodificatori di uscita, ma ciò non esclude l'uso di microcircuiti TTL e TTLSh con decodificatori di uscita. Il coefficiente di divisione viene modificato collegando il circuito di retroazione (punto e nello schema di Fig. 6) all'ingresso R del contatore e l'uscita al distributore di impulsi (punto e) [2]. La frequenza del generatore di clock viene regolata modificando i parametri del circuito R1C1.
Per il resto, il dispositivo non differisce da quelli sopra descritti. I diagrammi di tensione nei punti del circuito sono mostrati in Fig. 7 per la frequenza degli impulsi di uscita del generatore principale è 25 kHz, la durata della pausa è 4 μs con un fattore di divisione di 5.
In linea di principio, in tutti gli MG considerati (ad eccezione degli MG con durata della pausa variabile in modo discreto, Fig. 6), è possibile applicare il controllo PID per introdurre un segnale di feedback dall'uscita dell'UPS all'unità di controllo della pausa, prevedendo una corrispondente limitazione di la durata minima e massima dell'impulso. Per isolare galvanicamente la tensione di uscita dell'UPS dalla sorgente di tensione primaria tramite il circuito di retroazione, è più comodo e semplice utilizzare i comparatori in combinazione con gli accoppiatori ottici come metodo più semplice ed economico. Tuttavia, l'uso del PWM comporta la complessità del filtro nel circuito CC in uscita, che a volte annulla il peso, le dimensioni e gli indicatori economici, soprattutto con UPS a bassa potenza e il requisito di un basso fattore di ondulazione della tensione di uscita. Letteratura
Autore: V. Kozelsky
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