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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Potente fonte de alimentação estabilizada por pulso. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de alimentação O artigo trazido à atenção dos leitores descreve uma poderosa fonte de comutação para alimentar vários equipamentos eletrônicos. É montado de acordo com o esquema de um inversor meia ponte controlado por um controlador TL494 SHI. O surgimento de transistores de efeito de campo de alta tensão e alta potência foi um pré-requisito para o desenvolvimento de fontes de alimentação de rede de alta frequência com controle de largura de pulso (PW) [1,2, 3]. As principais vantagens de tais fontes em relação às tradicionais lineares são a obtenção de maior potência na carga de menores dimensões e, consequentemente, maior eficiência [XNUMX]. O esquema da fonte de alimentação comutada proposta é mostrado na fig. 1. A base do dispositivo é um conversor montado de acordo com um circuito de meia ponte. A fonte de alimentação possui isolamento galvânico completo entre os circuitos de entrada de alta tensão e de saída. A unidade de controle é montada com base no controlador TL494 SHI.
Principais especificações técnicas da fonte de alimentação
O optoacoplador do transistor U2 fornece isolamento galvânico no circuito de realimentação de tensão negativa. A queda de tensão no resistor R7 é de aproximadamente 2,5 V. A resistência desse resistor é calculada ajustando a corrente através do divisor resistivo R6R7. A resistência do resistor R6 é calculada pela fórmula
onde Uvyx - tensão de saída da fonte de alimentação; I1 - corrente através do divisor resistivo R6R7. A resistência do resistor R9 determina a corrente através do diodo emissor do optoacoplador U2.1, bem como a corrente operacional mínima do estabilizador DA1. Com a corrente selecionada neste circuito I2 (o valor da corrente deve estar dentro dos limites aceitáveis para o estabilizador DA1), a resistência do resistor R9 é calculada pela fórmula
onde UF é a queda de tensão através do diodo emissor do optoacoplador U2.1. O chip DA5 estabiliza a tensão de 8 V para alimentar o divisor, que consiste no fototransistor optoacoplador U2.2 e no resistor R17. A tensão do ponto médio do divisor é alimentada para a entrada não inversora do primeiro amplificador de sinal de erro do controlador DA6 SHI. A tensão para alimentar a unidade de controle e os drivers (chip DA7) dos transistores de efeito de campo fornece uma fonte auxiliar no transformador de rede T2 e nos reguladores de tensão analógicos DA2 e DA3. A unidade de proteção de corrente é montada no comparador DA4 e no gatilho DD1.1. A função do sensor de corrente é realizada pelo resistor R5, incluído na diagonal da meia ponte. Uma tensão triangular é fornecida à entrada não inversora do comparador DA4 do capacitor (C26) do circuito de ajuste de frequência do gerador de relógio do controlador SHI (Fig. 2). Na saída do comparador, são gerados pulsos de clock, que são alimentados na entrada C do gatilho DD1.1.
Se a queda de tensão no resistor R5 atingir 1,1 V, os diodos emissores são ativados e o fototransistor do optoacoplador U1 é aberto. O gatilho S de entrada DD1.1 ficará baixo. Na saída direta do gatilho DD1.1 e, portanto, na entrada não inversora do segundo amplificador de sinal de erro do controlador SHI DA6, um nível alto será definido. Neste caso, ambos os transistores VT1 e VT2 estarão fechados. Para controlar transistores de efeito de campo de comutação poderosos, um microcircuito especializado é usado - um driver de dois canais DA7. Na fig. 3 mostra a estrutura interna de um canal. Números de saídas do segundo canal são indicados entre colchetes. Cada canal contém um optoacoplador e um amplificador com alta corrente de saída. Esses microcircuitos são amplamente utilizados para controlar motores assíncronos e CC. Os parâmetros do driver permitem controlar diretamente os transistores de efeito de campo com uma porta isolada, alternando a corrente de até 50 A a uma tensão não superior a 1200 V. Parâmetros principais do chip HCPL315J
A resistência dos resistores R3 e R4 nos circuitos de porta dos transistores de comutação é calculada pela fórmula
onde UC2o (C22) é a tensão de alimentação do driver (tensão através do capacitor C20 ou C22); UL - tensão de saída do driver; lL é a corrente máxima de saída de pico. A diagonal da meia ponte inclui o enrolamento primário do transformador T1 e o indutor L2 (a indutância do indutor pode incluir a indutância de dispersão do transformador) [4]. O transformador é feito no circuito magnético E-E, tamanho F-43515 da Magnetics Inc. O primário tem 38 voltas de fio #19AWG e o secundário tem 5+5 voltas de fio #12AWG. O indutor L2 é enrolado em um circuito magnético F-41808EC da Magnetics Inc. O enrolamento do indutor L2 consiste em 8 voltas de fio #19AWG. O indutor L3 é feito em um circuito magnético toroidal MPP 55930A2 da Magnetics Inc. O enrolamento do indutor L3 contém 20 voltas de fio #12AWG. O indutor do filtro de entrada L1 é o E3993 da Coilcraft, sua indutância é de 900 μH. Quando o transistor VT1 (ou VT2) é ligado, uma corrente crescente linear começa a fluir através do enrolamento primário do transformador T1 durante o pulso de controle t1 (Fig. 4). Quando o transistor VT1 (ou VT2) fecha, devido à energia acumulada no enrolamento primário do transformador e indutor L2, uma corrente linearmente decrescente continua fluindo no circuito durante o tempo t2 na mesma direção. Ele fecha através do diodo VD7 se o transistor VT1 estiver desligado (ou através do diodo VD6 se o transistor VT2 estiver desligado).
Sem levar em conta as perdas de potência ativa no circuito primário do transformador, escrevemos as equações para os intervalos de tempo t1 e t2:
onde E0 \u2d Upit / 0 - metade da tensão de alimentação; U'1 - tensão de saída da fonte, reduzida ao enrolamento primário do transformador; L1 é a indutância total do enrolamento primário do transformador T2 e do indutor LXNUMX. A partir daqui, obtemos expressões para o tempo t1 e t2 (veja a Fig. 4):
onde lm é a corrente máxima do enrolamento primário do transformador. O tempo de fluxo de corrente através do enrolamento primário do transformador em uma direção tn = t1 + t2 pode ser expresso da seguinte forma:
Se aceitarmos isso
então o tempo de fluxo atual é
A partir dessa igualdade, obtemos uma equação para a característica externa da fonte de energia. Por exemplo, para o ciclo de trabalho dos pulsos de controle
deveria
de onde
se nós designássemos
então a equação da característica externa da fonte de alimentação tem a forma
A característica externa da fonte de alimentação é mostrada na fig. 5. A tensão de saída da fonte depende da resistência do resistor R17 - quanto menor a resistência, menor a tensão de saída. A corrente de disparo da proteção é determinada pela resistência do sensor - resistor R5. Literatura
Autores: R.Karov, S.Ivanov, Sofia, Bulgária
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