книги / Стабилизаторы напряжения с переключаемыми регулирующими элементами

Расчет, который может быть проведен читателем само­ стоятельно по методике, приведенной для схемы рис, 19,а, и с учетом особенностей работы схемы рис. 19,6, позволя­ ет сделать выводы:

1.В данном варианте наилучшее значение коэффици­ ента пропорциональности получается равным 1Р,0/1Р)АжЗ.

2.При таком соотношении общая мощность потерь в ПРЭ, определяемая при максимальном питающем напря­ жении, составляет примерно 50%' мощности потерь в РЭ обычного СН, рассчитанного при тех же исходных данных.

3.Схема с одноконтурным управлением (рис. 19,а), в которой максимальная мощность потерь в ПРЭ составляет примерно 20% потерь в эквивалентном СН, является бо­ лее эффективной.

Расчет основных параметров элементов силовой цепи с использованием результатов проведенного анализа ие пред­ ставляет затруднений.

10. СПР НА с е р и й н ы х м и к р о с х е м а х

Одной из наиболее перспективных областей применения ПРЭ являются СН, выполненные по интегральной или гиб­ ридно-пленочной технологии. Действительно, в соответст­ вии со своим функциональным назначением в любой аппа­ ратуре СН всегда остаются устройствами, через которые проходит полная мощность питаемой ими аппаратуры. При концентрации всех, в том числе и силовых, элементов СИ в малом объеме гибридной или интегральной микросхемы одновременно концентрируется тепловая мощность потерь, что вызывает перегрев микросхемы и как следствие — не­ обходимость снижения тока нагрузки.

Проиллюстрируем сказанное примером. Для одной из. лучших отечественных микросхем К142ЕН5А допускается ток нагрузки до 3 А. Максимальная мощность, рассеивае­ мая СН с радиатором, составляет 10 Вт. Если максималь­ ное напряжение, питания составляет 10 В, во избежание перегрева микросхема К142ЕИ5А может использоваться лишь прй токе нагрузки менее 2 А (выходное напряжение микросхемы 5 В), что существенно ухудшает соотношение между физическим объемом СН и отдаваемой им в нагруз­ ку мощностью.

Таким образом, уменьшение мощности потерь в СН микросхемного исполнения эквивалентно увеличению его нагрузочной способности, уменьшению относительного объ­ ема в общем объеме аппаратуры.

4*

полученному из (91) с учетом принятых условий и обозна­ чений.

Приведенные на рис. 20,6 характеристики могут быть использованы в практических схемах и наглядно показы­ вают преимущества. СПР микросхемного исполнения.

11. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА СПР

Приведенная на рис. 21 принципиальная схема СПР структурно соответствует схеме рис. 18,а. Питание схемы осуществляется от сети 220 В, 400 Гц через развязывающий трансформатор Т. К последнему подключены основной (элементы VDu VD2, С\) и дополнительный {VD3, VDa, Сз) выпрямители, общим элементом которых является дроссель

Рис. 2L Принципиальная схема СПР на 5 В, 120 Вт 54

транзистора (типа КТ912А), соединенных между собой базовыми н кол­ лекторными выводами. Эмиттерныс выводк— общие для основного и дополнительного регуляторов— соединены соответственно через четыре симметрирующих резистора (аналогично R2) с -выходом СПР.

Питание схемы управления осуществляется через вспомогательные выпрямитель В и СН на микросхеме D\ (К142ЕН2А). Его выходное

напряжение (номинальное значение 16 В) используется для питания источника эталонного напряжения на стабилитроне VD6 (КС191Ф),

операционных усилителей — цепи обратной связи /)2 (153УДЗ) и защиты по току D3 (140УД6).

Источник отрицательного смещения цепей питания операционныхусилителей, необходимый для надежного отключения СПР при сраба­ тывании защиты, выполнен иа параметрическом стабилизаторе R\, VDS

(КС139А).

Эталонное напряжение подается на усилитель D2 через делитель R3, RA и интегрирующий конденсатор С3, что обеспечивает плавный

пуск СПР. Длительность пускового процесса — около 10 мс. Пороговым элементом (VD на рис. 18,а) в дайной схеме является

диод VD». Его наличие обеспечивает при номинальном питающем' на­ пряжении, когда в активном режиме работают транзисторы VTU VT2t VTo, обесточенное состояние VT5, а следовательно, и VT3) VT4 .

Симметрирующие резисторы R2 используются так же, как датчики

тока нагрузки, — для внешнего контроля и как входной элемент защиты по току. Падение напряжения на всех симметрирующих резисторах сум­ мируется на входе усилителя D3. При превышенйи током нагрузки до­ пустимого значения выходной потенциал усилителя D3 становится отри­

цательным по отношению к выводу «минус» схемы, в результате чего шунтируется через диод VD7 конденсатор С3 и выходное напряжение

СПР уменьшается до нуля.

В состав СПР входят также не показанные на схеме устройства:-

1)профилактического контроля (изменения выходного напряжения

впределах ± 5 %);

Глава третья

СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ С ПРЭ

12, ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Статические преобразователи напряжения находят все бо­ лее широкое применение в источниках вторичного электро­ питания, поскольку переход на повышенные частоты пре­ образования позволяет существенно уменьшить габаритные размеры реактивных элементов и создает необходимые условия для миниатюризации ИВЭП.

Наряду с традиционными регуляторами напряжения (широтно-импульсным, частотно-импульсным и т. д.) в стабилизированных преобразователях (СП) стали приме­ няться и новые регуляторы — с ПРЭ. Возможность адап­ тации регулятора к возмущениям, действующим как со стороны входа, так и со стороны выхода ИВЭП, в сово­ купности со статическим преобразователем открывает ши­ рокую возможность создания устройств электропитания с улучшенными энергетическими, надежностными и массогабаритными характеристиками, способных работать в большом диапазоне изменения питающего напряжения и тока нагрузки.

СППР, все их многообразие [27, 28, 30—33, 35, 36], авто­ рами условно разделено на четыре‘основные группы:

1) наиболее простые с РЭ, работающим в непрерыв­ ном режиме;

2)с дискретно изменяемым коэффициентом передачи,

втом числе с цифровым управлением;

3)с комбинированным управлением, в которых сов­ местно с дискретным регулятором используется непрерыв­ ный или импульсный регулирующий элемент;

4)' сложные широкодиапазонные, резервированные мно-

гоячейковЫе СП с перестраиваемой в зависимости от вход­ ного напряжения или тока нагрузки структурой.

Рассмотрение и анализ работы каждой из перечислен­ ных групп проводятся ниже на примере типовых схеад;

Ц

Характерным для СП с непрерывными Р!Э является то, что функции преобразования энергии первичного ис­ точника и стабилизации выходного напряжения разделе­ ны. Стабилизация напряжения осуществляется РЭ, рабо­ тающим в непрерывном режиме, а преобразователь слу­ жит для преобразования постоянного тока в переменный повышенной ,■частоты. Отсутствие импульсного регулирова­ ния и применение повышенной частоты преобразования позволяют уменьшить объемы трансформаторов и фильт­ ров, а непрерывный РЭ обеспечивает такому типу СП преимущества непрерывного СН;

На рис. 22 [36] приведена упрощенная принципиаль­ ная схема СППР с непрерывным РЭ, включенным в цепь источника питающего напряжения. СГ1ПР содержит пре­ образовательную ячейку Я#, силовой трансформатор V, основной выпрямитель UD2, основной регулирующий эле­ мент РЭ0, дополнительный выпрямитель UDu дополни­ тельный регулирующий элемент РЭА, разделительный ди- •од VDy основное Уо и дополнительное Ул устройства

управления. По принятой в гл. 2 классификации данный

.СППР относится к устройствам с- двухконтурным управ­ лением.

Преобразовательная ячейка ПЯ представляет собой нерегулируемый преобразователь постоянного напряжения в переменное прямоугольной формы и может строиться по схеме преобразователя с самовозбужденим или по любой другой более сложной схеме, в которой выходное напряже­ ние однозначно зависит от приложенного к его входу на­ пряжения питания и я. Таким образом, регулирование вы-

Рис. 22. Схема СППР с непрерывным РЭ, включенным на входе