Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) ( 93 ) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (93)

В качестве прецизионного датчика напряжения нагрузки до недавнего времени использовались операционные усилители, охваченные частотнозависимыми обратными связями. Однако в последнее время появился более компактный способ отслеживания напряжения на нагрузке. Заключается он в использовании трехвыводного опорного регулируемого стабилизатора VD1 типа TL431 (programmable shunt regulator). Этот стабилизатор проще назвать управляемым стабилитроном, напряжение стабилизации которого меняется в зависимости от того, какое напряжение подано на управляющий электрод. Выпускается управляемый стабилитрон многими зарубежными фирмами [66], [64]. Функциональная схема управляемого стабилитрона показана на рис. 14.41, а условное обозначение - на рис. 14.42.

о Катод


V,ef

о Анод

Рис. 14.41. Функциональные узлы программируемого стабилитрона

Рис. 14.42. Условное обозначение TL431

Основные электрические параметры программируемого стабилитрона:

• максимальное напряжение «катод-анод» (V) - 37 В;

• максимальный ток катода (ika) - 150 мА;

• минимальное напряжение стабилизации (Vref = Vka) - 2,5 В.

Каким образом осуществляется получение сигнала обратной связи с помощью программируемого стабилитрона? Предположим, что на рис. 14.43 i?2 = 3 и U„ меняется с 5 до 10 В. Поскольку резисторы , являются делителем напряжения U„, через оптронный светодиод в номинальном режиме будет протекать совершенно конкретный ток, определяемый падением напряжения на светодиоде и токоограничи-тельном, резисторе R1. В номинальном режиме напряжение питания



цепи светодиода составляет 2,5 В. Изменение напряжения на нагрузке в 2 раза приведет к тому, что напряжение питания светодиодной цепи возрастет до 5 вольт, увеличится ток через светодиод, транзистор оптопары приоткроется и схема управления получит информацию об изменении напряжения нагрузки.

Рис 14.43. К пояснению способа получения сигнала обратной связи

Для управления полевыми транзисторами нам понадобится драйвер. В качестве драйвера можно использовать упомянутую нами микросхему IR2121. В данной же схеме автором была применена микросхема МАХ4429, производимая фирмой MAXIM [65]. Микросхема выпускается в корпусе DIP-8 и имеет следующие характеристики:

• напряжение питания (Vdd) - 4,5... 18 В;

• напряжение «логической единицы» по входу (Vm) - 2,4 В;

• напряжение «логического нуля» по входу (Vil) - 0,8 В;

• максимальный выходной ток (iouO - 6 А;

• время включения (tr) - 25 нсек;

• время выключения (tf) - 25 нсек.

Наконец, последний элемент, параметры которого следует привести, - это ключевой MOSFET транзистор BUZ10:

• максимальный постоянный ток стока (io) - 29 А;

• максимальный импульсный ток стока (iDpuis) - 116 А;

• максимальное напряжение на затворе (Vos) - ±20 В;

• максимальная рассеиваемая мощность (Р) - 100 Вт;

• диапазон рабочих температур кристалла (Tj) -•-55...+175 °С;

• тепловое сопротивление «кристалл-среда» (Rjc) - 1,5 °С/Вт;



Ymi...... ..=0,319.

Минимальное значение коэффициента заполнения:

5 + 0,5 2(14-0,18)0,623

Определяем габаритную мощность схемы:

Р,яб=1,02-5-6 = 31 Вт.

Минимально возможное произведение SSq определяется, исходя из рабочей частоты схемы /=40 кГц и индукции в магнитопроводе 0,2 Тл (с запасом):

SSo >-1---7-= 0,21 см

2-40-10-0,2-5-10 •0,2-0,95

• тепловое сопротивление «кристалл-среда» (Rja) - 75 °С/Вт;

• максимальное напряжение «сток-исток» (Vds) - 50 В;

• сопротивление «сток-исток» (R ) - 0,06 Ом;

• заряд затвора (Qg) - 35 нКул;

• заряд восстановления оппозитного диода (Qrr) - 120 нКул;

• время восстановления оппозитного диода (!„) - 60 нсек.

Далее необходимо произвести расчет силового трансформатора. Определяем приближенное значение коэффициента трансформации:

2U 5

л =-у„, =2-0,45- - = 0,45.

Определяем приближенное значение тока первичной обмотки при условии /„ = 6 А:

/„ = 6 0,45 = 3 А. Определяем потерю напряжения на открытом ключевом элементе:

.,-D5«=0,06-3 = 0,18B.

Определяем точное значение коэффициента трансформации при условии уах 0,45 и использовании в выпрямителе диодов Шоттки:

5 + 0,5

п =-= 0,623.

2(10-0,18)0,45



(0) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) ( 93 ) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110)