Aplicação de optoacopladores termicamente compensados em conversores de tensão. Parte 2. Esquema, descrição

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Aplicação de optoacopladores compensados termicamente em conversores de tensão. Parte 2. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O desacoplamento de optoacoplador analógico mais simples aplicável em PNs de automóveis é o divisor-optoacoplador-ION. Um fragmento de um PN real para alimentar um tubo de ciclo único (na classe A) é fornecido. O suporte no diodo zener (39V) praticamente elimina a influência da instabilidade de temperatura do optoacoplador. Mas a que custo: ao custo de aumentar o coeficiente de transmissão de toda a cadeia e estreitar a faixa de tensões de entrada nas quais o sinal de saída é mais ou menos linear. Na classe A, isso acabou (a versão alternativa "balanceada" tem uma faixa de entrada mais ampla). Mas em um amplificador de transistor classe B, o efeito da ondulação da corrente de carga requer um sensor mais linear com uma ampla faixa de tensão de entrada.

Pela primeira vez, este maravilhoso circuito de dois optrons chamou minha atenção na publicação de Uldis sobre o conversor de tensão, uldis.narod.ru, de seu amplificador integrado. Assim, em um par de optoacopladores, um feedback de tensão compensado termicamente é implementado em um conversor com uma parte de entrada completamente isolada galvanicamente (controlador PWM) e parte de saída (filtros e carga).

Aplicação de isolamento optoacoplador termicamente compensado em conversores de tensão

Simplesmente conectar um optoacoplador em série com um resistor de extinção é aceitável em equipamentos domésticos, mas completamente inaceitável a bordo. Devido à dependência da temperatura do coeficiente de transferência do optoacoplador (é sempre negativo, cerca de 0.5 - 1% por grau), o ponto de estabilização flutuará indecentemente longe. A partir do gráfico (recortado da folha de dados TLP621), pode-se estimar que os coeficientes de transferência em -25C e +75C estão relacionados como 1:1.7 para correntes de entrada de 5..25 mA (TK 0.5-0.8% / deg) e 1 :2.5 para correntes abaixo de 5 mA (TC 0.7-1.5% graus). A propósito, é por isso que a corrente de entrada (LED) recomendada pelo fabricante é de apenas 5..16mA - o desvio é mínimo.

Aplicação de isolamento optoacoplador termicamente compensado em conversores de tensão

O circuito compensado termicamente reduz o TC de todo o circuito devido ao fato de que o segundo optoacoplador (na Figura A1) rouba a corrente do circuito primário e a parte do roubado flutua com o mesmo TC do optoacoplador primário ( na Figura A2). Assumindo os coeficientes de transferência A1, A2 iguais a K (bastante aceitáveis), o coeficiente de atenuação atual do seguidor de emissor D = R3 / R2, resolvemos a equação mais simples e obtemos a razão da corrente através de R2 (saída) para a corrente de o LED de entrada.

Substituindo a dependência de temperatura K=K0-B(T-T0), onde K0 é o valor em T0=+25C, B é o coeficiente de temperatura, você pode resolver a equação para temperatura e encontrar o coeficiente ideal do divisor de saída D .Na faixa normal de mudanças B (0.5-1.5%/grau), o coeficiente ótimo D é aproximadamente igual ao quadrado de K0. O erro de controle nas bordas da faixa de temperatura diminui com o aumento de K0. Em geral, é realista reduzir o desvio do coeficiente de transmissão de todo o circuito NFB por um fator de cinco em comparação com um divisor não compensado.

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K0 = 1, B=0.5%: D=1..1.5 (erro de regulação na faixa -25..+75С não mais que 7%)

K0 = 0.5, B=0.5%: D=0.25...0.4 (erro de controle 4%)

K0 = 1, V=1%: D=1..1.2 (erro de controle 12%)

K0 = 2, V = 1%: D = 4.4 (erro de controle 10%)

K0 = 4, V = 1%: D = 17 (erro de controle 10%)

Cálculo das classificações para Uin = 250V, nível de referência do controlador Uref = 5.0V, K0 = 3. Definimos a corrente do circuito de entrada para o mínimo possível (5 mA), então R1 = 250V/5mA > 47kΩ. Potência dissipada R1 a 25% de sobretensão P=(300V)^2/47k=1.9W. Escolha D=3^2=9 (então X = 1.5). A corrente através de R2 é X*Iin=7.5mA, a tensão através de R2 é Uref+Ube=5.0+0.6=5.6V, R2=5.6V/7.5mA > 750 Ohm. R3 = DR2 > 6.8 kOhm. O consumo total de corrente do circuito secundário da bateria de +12V é de 8.5 mA. A potência máxima dissipada pelo dispositivo ativo recai sobre o transistor A1 e é igual a 7.5mA * (12V-5.6V) > 50 mW (tudo normal).

Autor: Uldis; Publicação: uldis.narod.ru

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