Informatics Point

Информатика и проектирование

Схемотехника параметрических, линейных и импульсных стабилизаторов напряжения постоянного тока

Для выполнения курсовой работы были выбраны две схемы источников вторичного электропитания с линейным и импульсным регулированием.

Импульсное регулирование реализовано на шим-генераторе SG3525 компании Моторола, а сама схема является аналогом компьютерного блока питания, только несколько упрощенным. Данная схема интересна, так как на ее основе можно построить стабилизированный источник напряжения с защитой по макс. току, от перенапряжения и автоподстройкой мощности под переменную нагрузку, с максимальной мощностью до 3-5 кВт.

Схему с линейным регулированием мне было удобно разработать самому, так как была необходимость сделать источник однополярного питания с регулировкой максимального тока и напряжения мощностью около 500 Вт (аналог ТЕС 18).

Характеристики моей схемы: Uвых = 0…60 В, Iвых = 0…5 А, защита по макс. току и блок управления обмотками трансформатора (БУОТ), который увеличивает КПД, подстраивая выходную мощность под нагрузку. БУОТ разгружает транзисторы от лишней рассеиваемой мощности и разгружает трансформатор при низкоомной нагрузке.

. Схема с импульсным регулированием

Предложенный импульсный источник постоянного напряжения, можно разбить на 3 схемы.

. Силовая часть. В этой части элементы работают с большими токами при рабочем напряжении 150 В.

. Управляющая часть. Величина питания 12 В и токи не превышают

мА. Эта схема осуществляет управление выходными силовыми транзисторами, защиту по току и выходному напряжению.

. Выпрямительная часть. Задача этой части выпрямить и сгладить напряжение, которое пойдет на нагрузку.

Схема 1

L и N это выводы для подключения к электросети 220 В 50 Гц. Трансформатор Т1, диодный мост Gl1 и конденсатор С7, осуществляют дежурное питание ШИМ контроллера (см. Рис. 2.). R12 и диод VD6 это вывод с выхода ИИП, после запуска схема питает сама себя и дежурное питание не используется. Это нужно для увеличения стабильности питания управляющей части.

Дросель L1, С1 и С2 это фильтр по питанию электросети. Он не пропускает помехи в схему и не дает проходить помехам из схемы в сеть. NTC это термистор, этот элемент имеет отрицательный температурный коэффициент. Он ограничивает пусковой ток ИИП, после начала работы он нагревается и его сопротивление уменьшается.

GL2 - диодный мост с макс. током 20-30 А., выпрямляет сеть 220. Далее происходит зарядка последовательно соединенных конденсаторов С3,С4, номиналы которых равны, резисторы R1,R2 шунтирующие эти конденсаторы нужны для разрядки последних после отключения схемы.

Предыдущая обвязка нужна для питания трансформатора 3.Используется схема полумост. Для этой схемы нужно двухполярное питание, для этого и используются 2 последовательно включенных конденсатора. Точка Y является землей этой схемы, относительно нее конденсатор С3 имеет потенциал 155 В, а С4 -155В.

VT1 и VT2 два силовых МОП ключа управляемых трансформатором 4, R4, R5 - разряжают затворы транзисторов и не дают превысить допустимую разность потенциалов затвор-исток в 20 В. VD1 и VD2 шунтируют транзисторы от обратной полярности тока, в момент выключения транзистора индуктивность стремится поддержать идущий ток и начинает увеличивать напряжение, для VT1 диод VD2 открывается и большая часть тока заряжает конденсатор С4. R3 и С5 выполняет туже функцию. С6 нужен для пропуска только переменной составляющей, так как трансформатор передает энергию когда ток проходящий через него изменяется, так же как и конденсатор.

Трансформатор Т2 нужен для слежения величины тока через Т3.

Схема 2

ИС 1- интегральная микросхема SG3525. Это генератор прямоугольных импульсов с возможностью регулировки частоты от 20 до 200 000 Гц и коэффициента заполнения (широтно-импульсная модуляция).

Меняя ширину импульса можно регулировать величину энергии, которая подводится на первичную обмотку трансформатора 3, тем самым подстраивается напряжение под нагрузку на вторичной обмотке. Обычно, чтобы покрыть просадку на трансформаторе, вторичную обмотку мотают на большее напряжение, так чтобы выходное напряжение составляло 75% от максимального.

Питание подводится на 13 и 15 выводы в пределах 8-35 В.

,7 выводы задают частоту осциллятора.

софт старт, плавный старт микросхемы, то есть после подачи питания коэффициент заполнения плавно увеличивается, а не рывком до максимального, так как в начальный момент напряжение на вторичной «0».

На 6 вывод ставят резистор, он нужен для более точной подстройки частоты.

Вывод 9 - выход операционного усилителя, С18 и R7 нужны, чтобы замедлить нарастание потенциала на выходе ОУ.

11, 14 выходы А и В питают GDT (Gate Drive Transformers ). В данной топологии схемы полумост, управляющий сигнал нужно прикладывать относительно истока соответствующего транзистора. Потенциалы истоков отличаются на 150 В. Для это используют развязывающий трансформатор 4.

и 2 выводы вход инвертирующий и не инвертирующий ОУ, с выхода силового трансформатора через делитель, который рассчитывают на опорный источник 5.1 В (16 вывод), заводят обратную связь так чтобы при номинальном напряжении на вторичной обмотке, на делителе было 5.1 вольта. ОУ будет увеличивать потенциал на своем выходе, пока вход 1 и 2 не уровняются.

Вывод 10 отключает микросхему при подаче активного уровня. Трансформатор тока (Т2), создавая ток через R16 создает UR16, половина которого снимается на переменный резистор P1. При превышении допустимого уровня ИС отключается.

Защита по превышению выходного напряжения реализована через стабилитрон VD7.

Схема 3

Для повышения КПД вторичная обмотка намотана со средней точкой, это позволяет использовать 2 диода для выпрямления. В этом случае прямо смещен один диод, а не два . Для выпрямления используют диоды шотки, так как падение на них меньше чем на обычных диодах, что так же повышает КПД. Дросель 2 и конденсаторы С9, С10 образуют выходной фильтр.

Vc выход питания для ИС, Vo выход для защиты по напряжению.

    Лучшие статьи по информатике

    Разработка и проектирование беспроводной компьютерной сети класса
    Монтаж кабеля проводной сети в труднодоступных местах, систематические выдёргивания кабеля из компьютера - все эти проблемы с проводной сетью существуют во ...

    Устройство преобразования аналоговых сигналов
    Преобразование информации к виду, удобному для использования в различных устройствах, является важной задачей в системах управления. Долгое время предпочтен ...

    Проектирование цифровой системы коммутации на базе оборудования Surpass hiE 9200
    В настоящее время многие операторы связи обладают развитой инфраструктурой, построенной во время становления телекоммуникационной отрасли в России. Инфрастр ...

    Меню сайта