Андрей Кашкаров - Устройства импульсного электропитания для альтернативных энергоисточников

В рассматриваемой схеме питания импульсного преобразователя силовой ключ и выпрямительные диоды работают в противофазе, т. е. при открытом силовом ключе VT801 выпрямительные диоды VD817, VD819, VD821, VD828, а также выпрямитель питания ИС D802 на диоде VD808 закрыты.

Этим обеспечивается высокая стойкость источника питания к перегрузкам, так как импульсный ток ключа определяется только длительностью запускающего импульса и индуктивностью обмотки 1–6 трансформатора Т801 и не зависит от состояния нагрузки ИИП.

Очередной, отпирающий силовой ключ импульс с выхода ИС D802 (вывод 13), как описывалось ранее, должен быть подан не ранее, чем вся накопленная в трансформаторе Т801 энергия будет отдана в нагрузку через диоды вторичных выпрямителей. Для этого ИС D802 имеет вход детектора «нуля», подключенного к выводу 3, который, в свою очередь, подключен к обмотке 3, 4 трансформатора Т801 через делитель напряжения на резисторах R811, R814.

Конденсатор С805 подавляет паразитные колебания в обмотке 3, 4 трансформатора Т801. Признаком полного «разряда» трансформатора в нагрузку является уменьшение до нуля напряжений на его обмотках, в т. ч. и на этой обмотке.

После того когда И С D802 зафиксировала «нуль» на своем выводе 3, очередной импульс на выводе 13 начнет формироваться через некоторое время, которое определяется постоянной времени цепи, подключенной к выводу 1. Это необходимо для того, чтобы при малых нагрузках, как это имеет место, к примеру, в «дежурном» режиме работы преобразователя, когда отпирающие импульсы имеют длительность всего 1…2 мкс, частота работы ИИП не становилась слишком высокой.

Стабильность выходных напряжений обеспечивается схемой слежения за выходным напряжением выпрямителя на диоде VD817 (+115 В). Напряжение с выхода этого выпрямителя через делитель, образованный резисторами R844, R849 и R845, подается на управляющий вход стабилитрона D804.

При повышении выходного напряжения выпрямителя VD817 выше установленного предела повышается и напряжение на управляющем выводе стабилитрона D804. Когда оно достигает 2,5 В, стабилитрон открывается, и через него начинает протекать ток от выхода выпрямителя VD821 через резистор R840, излучающий диод оптопары D801.

При протекании тока через излучающий диод оптопары открывается ее выходной транзистор, который шунтирует вывод 5 (через резистор R813) на «общий» вывод питания И С D802. Это приводит к уменьшению длительности запускающих импульсов и к прекращению дальнейшего роста выходного напряжения +115 В.

И наоборот, при снижении напряжения питания стабилитрон D804 закрывается, уменьшается ток коллектора выходного транзистора оптопары и увеличивается длительность импульсов запуска, увеличивая выходные напряжения.

Цепь обратной связи должна иметь высокое быстродействие, обеспечивающее эффективное подавление пульсаций частотой 100 Гц, обусловленных относительно большим значением напряжения пульсаций на сглаживающем конденсаторе сетевого выпрямителя С810. Это также обеспечивает быструю «реакцию» источника на скачкообразные изменения напряжения в питающей сети и на резкие изменения нагрузки на источник, которые, к примеру, могут быть вызваны резким увеличением тока потребления в нагрузке преобразователя.

После запуска источника цепь R806, С813 задает максимальную выходную мощность источника питания. При работе источника питания конденсатор С813 заряжается (с момента отпирания силового ключа) через резистор R806 до достижения порога срабатывания внутреннего компаратора ИС D802, который через ее внутреннюю логику выключает силовой ключ и разряжает конденсатор С813 до напряжения около +1,5 В.

Порог срабатывания этого компаратора определяется выходным напряжением усилителя ошибки ИС D802, и он снижается при увеличении напряжения на входе усилителя ошибки (вывод 3) выше порога 3,5 В.

Таким образом, время заряда конденсатора С813 до срабатывания компаратора определяет длительность импульса, включающего силовой ключ.

При этом постоянная времени зарядной цепи R806, С813 фактически определяет максимально возможную длительность отпирающих силовой ключ импульсов, т. е. максимальную выходную мощность источника. При использованных в схеме ИИП элементах значение его выходной мощности ограничено величиной 500 Вт.

Такое ограничение выходной мощности дополнительно защищает элементы источника питания и остальной части схемы преобразователя от повреждений при перегрузках.

При идеальных параметрах трансформатора Т801 максимальное напряжение на силовом ключе VT801 после его запирания определялось бы суммой напряжения на конденсаторе С810 и выходного напряжения обратной связи, приведенного к силовой обмотке трансформатора.