Андрей Кашкаров - Устройства импульсного электропитания для альтернативных энергоисточников

Это значение определяется несколькими факторами: напряжением на выходе сетевого выпрямителя, индуктивностью силовой обмотки и временем, в течение которого открыт транзисторный ключ.

Закон изменения тока в силовой обмотке близок к линейному. Скорость его нарастания определяется отношением входного напряжения к индуктивности силовой обмотки трансформатора.

К моменту выключения транзисторного ключа в импульсном трансформаторе «запасается» некоторая порция энергии, численно равная половине произведения квадрата тока в силовой обмотке на ее индуктивность.

После запирания ключевого транзистора напряжения на обмотках трансформатора меняют знак, диоды вторичных выпрямителей открываются, и запасенная в трансформаторе порция энергии поступает через них в нагрузку.

После того как вся запасенная в трансформаторе энергия уйдет в нагрузку, напряжения на обмотках становятся близкими к нулю. В этот момент вновь включается транзисторный ключ, и процесс повторяется.

Выходной мощностью блока (и его выходным напряжением) можно управлять, изменяя длительность периода накопления энергии в трансформаторе, т. е. путем изменения времени открытого состояния транзисторного ключа. Таково упрощенное описание принципа работы преобразователя.

Для обеспечения стабильности выходных напряжений источника питания необходимо изменять время открытого состояния транзисторного ключа в зависимости от входного напряжения и мощности, отдаваемой источником в нагрузку. Чем больше входное напряжение, подаваемое на источник, тем меньшее время требуется для накопления требуемой энергии, и наоборот.

При увеличении нагрузки на источник питания время накопления необходимо увеличивать для увеличения энергии, запасаемой в трансформаторе в каждом периоде работы. Изменение режима работы транзисторного ключа в зависимости от изменения напряжения на входе и нагрузки по выходу обеспечивается специальной схемой управления. Эта схема должна быть достаточно быстродействующей, т. к. напряжение в питающей сети может изменяться скачками, так же, как и нагрузка источника.

Существует множество вариантов построения схем управления — от простейших транзисторных (как это, кстати, реализовывалось в конце XX века в телевизионных приемниках III и IV поколений) до схем, построенных на специально разработанных для этой цели интегральных схемах. Для наглядности схема ИИП для телевизионного приемника представлена на рис. 3.3.

В современных ИИП и преобразователях напряжения средней и большой мощности, которые описываются в этой книге, используется специальная интегральная схема нового поколения TDA16846 (фирмы «Infineon», Германия). Ее структурная схема представлена на рис. 3.4.

Выход этой И С (вывод 13) предназначен для управления мощным МДП-транзистором, для которого характерна большая емкость цепи затвора (до нескольких тысяч пикофарад). Особенностью ИС TDA16846 является малый ток потребления перед включением по выводу питания (вывод 2) — около 0,1 мА, что позволяет осуществлять ее запуск от маломощной цепи.

Дальнейшее описание работы ИС TDA16846 будет представлено при описании работы схемы питания.

При работе импульсных источников питания на отдельных его элементах присутствуют импульсы с амплитудой сотни вольт с крутыми фронтами, что вызывает необходимость применения специальных мер по снижению электромагнитного излучения в питающую сеть и окружающее пространство.

Минимизация электромагнитного излучения в пространство обеспечивается специальной конструкцией импульсного трансформатора и минимальной площадью контуров с большими импульсными токами на печатной плате. Излучение электромагнитных помех в питающую сеть подавляется специальными фильтрами, которые являются непременными атрибутами любого импульсного источника питания.

Рис. 3.3.Схема ИИП для телевизора

Типичная схема питания преобразователя содержит следующие функциональные узлы:

Рис. 3.4.Структурная схема микросборки TDA16846

• сетевой помехоподавляющий фильтр (С802, L802, С803, С804, С805, С828, С829);

• сетевой выпрямитель (VD801…VD804) и сглаживающий фильтр (С810);