Ответы по Силовым полупроводниковым устройствам автоматики - файл n32.doc

приобрести
Ответы по Силовым полупроводниковым устройствам автоматики
скачать (4067 kb.)
Доступные файлы (83):
n1.jpg661kb.27.05.2011 03:27скачать
n2.jpg512kb.27.05.2011 03:27скачать
n3.doc183kb.02.06.2011 14:58скачать
n4.bmp
n5.bmp
n6.bmp
n7.db
n8.bmp
11.12.13.doc153kb.04.05.2010 15:18скачать
n10.jpg20kb.23.04.2010 21:04скачать
n11.err
n12.bak
n13.dwg
n14.dwg
n15.doc91kb.04.05.2010 09:26скачать
~WRL3225.tmp
n18.doc82kb.12.04.2010 19:12скачать
n19.doc164kb.04.05.2010 16:48скачать
n20.bmp
n21.bmp
n22.bmp
n23.bmp
n24.db
n25.doc113kb.04.05.2010 16:48скачать
n26.bmp
n27.bmp
n28.bmp
n29.doc93kb.01.04.2010 18:48скачать
n30.doc231kb.16.04.2010 14:25скачать
n31.doc169kb.19.04.2010 17:13скачать
n32.doc98kb.04.05.2010 16:51скачать
n33.doc52kb.19.04.2010 17:18скачать
22.1.bmp
n35.doc78kb.05.04.2010 17:20скачать
n36.gif13kb.30.03.2010 22:17скачать
n37.gif6kb.30.03.2010 22:17скачать
n38.gif57kb.30.03.2010 22:34скачать
n39.db
n40.doc95kb.22.04.2010 20:50скачать
n41.doc466kb.21.04.2010 19:31скачать
n42.doc142kb.05.04.2010 19:47скачать
n43.doc168kb.28.04.2010 23:06скачать
n44.doc73kb.04.05.2010 09:32скачать
n45.doc143kb.30.04.2010 19:15скачать
n46.doc154kb.31.03.2010 21:24скачать
n47.doc111kb.19.04.2010 17:14скачать
3.1.bmp
n49.bmp
n50.db
n51.doc76kb.04.05.2010 16:34скачать
n52.doc230kb.21.03.2010 18:53скачать
4.1..bmp
n54.db
n55.doc62kb.24.03.2010 21:09скачать
n56.bmp
n57.bmp
n58.bmp
n59.doc201kb.21.03.2010 11:27скачать
n60.bak
n61.dwg
n62.dxf
n63.sch
n64.bak
n65.dwg
n66.bak
n67.dwg
n68.bmp
n69.bmp
n70.bmp
n71.bmp
n72.bmp
n73.bmp
n74.bmp
n75.bmp
n76.doc200kb.04.05.2010 14:02скачать
n77.bmp
n78.bmp
n79.bmp
7.2.bmp
7.3.bmp
n82.db
n83.bmp
8.9.10.doc545kb.22.04.2010 22:30скачать

n32.doc

Лекція №20

Организация обратных связей по току и напряжению в импульсных преобразователях, виды датчиков тока и напряжения, оптронная развязка, индикация наличия и стабилизации выходного напряжения преобразователя. Преобразователи напряжения с TOPSwitch, фирмы Power Integrations.

    Миниатюризация является основной тенденцией развития современной электронной техники. На фоне успехов миниатюризации цифровых и аналоговых устройств преобразования сигналов миниатюризация источников вторичного электропитания (ИВЭП) заметно отстает. Объем ИВЭП часто сопоставим с объемом остальной аппаратуры. При этом не менее 20% всех отказов приходится на долю блоков питания. Поэтому у разработчиков все больший интерес вызывают импульсные ИВЭП.

    Основными недостатками ИВЭП с линейными стабилизаторами является низкий КПД (3050%) и проблема отвода тепла для устройств высокой удельной мощности. Габариты ИВЭП с линейными стабилизаторами в значительной мере определяются габаритами устройств охлаждения (радиаторов, вентиляторов и так далее), а также низкочастотных реактивных элементов. Объем, занимаемый такими ИВЭП, в общем составе аппаратуры достигает 5060%, причем повысить их КПД и уменьшить за счет этого габариты принципиально невозможно. Импульсные же ИВЭП не нуждаются в громоздких реактивных элементах и устройствах охлаждения, так как имеют повышенную частоту преобразования (50100 кГц) и высокий КПД (8090%).

    Корпорация Power Integrations, один из нынешних лидеров мировой энергетической электроники, была основана в 1988 году. Ученым корпорации удалось осуществить прорыв в полупроводниковой индустрии разработать уникальную технологию, позволяющую интегрировать в одной микросхеме высоковольтный (1200 В) полевой МОП-транзистор и стандартные (5 В) КМОП- и биполярные транзисторы. Это новшество, в свою очередь, послужило основой для разработки технологии TOPSwitch, которая стала одним из достижений Power Integrations в производстве преобразователей напряжения.

    Что же представляет собой интегральная схема семейства TOPSwitch? По сути, это многофункциональное устройство управления, которое включается в цепь обратной связи преобразователя напряжения, производит импульсную модуляцию входного напряжения, стабилизирует выходное напряжение, осуществляет защиту от температурного перегрева и перенапряжения на выходе, повторный запуск и так далее. Устройство конструктивно выполнено в трехвыводном корпусе ТО-220 и содержит в себе высоковольтный полевой МОП-транзистор (MOSFET), драйвер для управления MOSFET, конт-роллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ), 100-кГц генератор, схемы защиты и другие модули, обеспечивающие эффективную работу импульсного источника питания.

    Благодаря TOPSwitch-технологии Power Integ-rations смогла к 1997 году увеличить в 30 раз по сравнению с 1989 годом удельную мощность своих источников питания. При этом себестоимость, количество компонент, размеры и вес неуклонно снижались, а КПД возрастал. Рассмотрим коротко принцип действия импульсных стабилизаторов. Применение транзисторов в режиме переключения (Switch-режиме) позволяет при значительной разнице в уровнях напряжения питания и напряжения на нагрузке получить КПД преобразования близкий к единице. Если источник постоянного тока подключать к нагрузке с помощью периодически замыкаемого и размыкаемого ключа, то среднее значение напряжения на нагрузке составит



    где tu длительность замкнутого состояния ключа; T период коммутации; i(t) текущее значение тока.

    При индуктивном характере нагрузки ключа, шунтированной диодом, такое устройство можно рассматривать как автотрансформатор постоянного тока. Если параллельно нагрузке подключить конденсатор достаточно большой емкости, то переменная составляющая тока будет замыкаться через него, а пульсации напряжения на нагрузке будут незначительны.

    Этот принцип можно реализовать с помощью нескольких вариантов построения схем преобразователей. Наибольшее рассмотрение получили:

    Понижающий преобразователь (рис. 1) используется для пошагового снижения напряжения на нагрузке. Так как ключевой транзистор включен последовательно с источником питания, требуется повышенный уровень коммутирующих импульсов. В преобразователе на рис. 2 ключевой транзистор подсоединен параллельно к источнику питания. Этот преобразователь применяется для пошагового увеличения напряжения на нагрузке. Достоинством этих двух схем является простота, недостатками ограниченность функций и отсутствие развязки между входным и выходным напряжениями.




Рис. 1. Понижающий преобразователь

Рис. 2. Повышающий преобразователь





Рис. 3. Прямоходовый преобразователь

Рис. 4. Обратноходовый преобразователь


В прямоходовом преобразователе (рис. 3) развязка "вход-выход" обеспечивается за счет использования импульсного трансформатора. Вид выходного напряжения одно или несколько, положительное или отрицательное, повышенное или пониженное определяется конструкцией трансформатора. Такая схема может обеспечить выходную мощность от 100 до 300 Вт. При этом для каждого выходного напряжения требуются своя вторичная обмотка трансформатора и выпрямительные диоды. Необходима также дополнительная изоляция цепи обратной связи.

    Наиболее совершенной является схема обратноходового преобразователя (Flyback Converter), приведенная на рис. 4. Подобно прямоходовому преобразователю, Flyback имеет трансформаторную развязку "вход-выход" и может формировать несколько разнополярных напряжений. Основным преимуществом Flyback по сравнению с Forward является применение остроумной комбинации трансформатора и дросселя, выполненной в виде единой компоненты, которая служит одновременно для накопления энергии, трансформации напряжений и гальванической развязки. Поэтому Flyback содержит меньше деталей и обладает большей чувствительностью регулировки по цепи обратной связи. Flyback-топология сохраняет эти преимущества при уровнях мощности до 100 Вт или выходных токов не свыше 10 А. Таким образом, все рассмотренные схемы могут найти применение в зависимости от специфики решаемой задачи, квалификации или личных пристрастий разработчика.

    Основные технические параметры наиболее популярных микросхем TOPSwitch и их последней модификации TOPSwitch-II представлены в табл. 1 и 2.

Таблица 1. Технические параметры TOPSwitch


Прибор

Выходная мощность, Вт

Корпус

Описание

Обратноходовый преобразователь

Повышающий преобразователь

100/110В (АС)

230В (АС) или 110В (АС) с удвоением

48B (DC)

85...265D (AC)

110B (AC)

230/277D (AC)

TOP1001

0...20

-

0...6,8

-

0...30

-

TO-220/3

  • Питание от сети переменного тока

  • Коэффициент заполнения до 70%

  • Встроенный MOSFET до 350В

  • Требуется только одна внешняя емкость

  • Автоматический перезапуска

  • Поцикловое ограничение тока

  • Прменяется в повышающих, понижающих, прямоходовых и обратноходовых преобразователях

TOP1011

15...35

-

6...12

-

25...50

-

TO-220/3

TOP1021

20...45

-

8,5...17

-

35...70

-

TO-220/3

TOP1031

25...55

-

11...22

-

45...90

-

TO-220/3

TOP1041

30...60

-

12...25

-

55...110

-

TO-220/3

TOP2001

-

0...25

-

0...12

-

0...25

TO-220/3

То же плюс:

  • КПД до 90%

  • Встроенный MOSFET до 700В

TOP2011

-

20...45

-

10...22

-

20...50

TO-220/3

TOP2021

-

30...60

-

15...30

-

30...75

TO-220/3

TOP2031

-

40...70

-

20...35

-

50...100

TO-220/3

TOP2141

-

50...85

-

25...42

-

60...125

TO-220/3

TOP2041

-

60...100

-

30...50

-

75...150

TO-220/3

TOP209P/G

-

0...4

-

0...2

-




DIP8
SO8

То же плюс:

  • Режим пониженного энергопотребления

  • КПД до 80%

  • Встроенный MOSFET до 700В

TOP210P/G

-

0...8

-

0...5

-




DIP8
SO8


Таблица 2. Технические параметры TOPSwitch-II


Прибор

Выходная мощность, Вт

Описание

110/115/230 B (AC)±15%

85...265 B (AC)

Корпус

TOP221Y

12

7

TO-220/3

  • Трехвыводной ШИМ-ключ с питанием от сети переменного тока

  • Встроенная система запуска

  • Ограничение тока

  • Защита от перегрузки по току и от перегрева

  • Диапазон рабочих температур - -40...+125°С

  • КПД - до 90%

  • Применим в обратноходовых, прямоходовых, повышающих и понижающих преобразователях

TOP221P/G

9

6

DIP-8 SO-8

TOP222Y

25

15

TO-220/3

TOP222P/G

15

10

DIP-8 SO-8

TOP223Y

50

30

TO-220/3

TOP223P/G

25

15

DIP-8 SO-8

TOP224Y

75

45

TO-220/3

TOP224P/G

30

20

DIP-8 SO-8

TOP225Y

100

60

TO-220/3

TOP226Y

125

75

TO-220/3

TOP227Y

150

90

TO-220/3

    В семействе TOPSwitch применяются опорное напряжение 5,8 В, частота коммутации 100 кГц, управление по напряжению, диапазон рабочих температур -40...+125°С.

    Семейство TOPSwitch-II отличается повышенной мощностью, опорное напряжение 5,7 В, частота коммутации 90...100 кГц, управление производится как по напряжению, так и по току.

    Ведущие электронные компании по достоинству оценили новизну инженерных решений, компактность, надежность, высокую эффективность и низкую стоимость компонент, производимых Power Integrations. Такие гиганты бытовой и индустриальной электроники, как Apple, AT&T, Daewoo, Hewlett-Packard, IBM, Motorola, Siemens, Sony и многие другие, охотно используют в своих изделиях продукцию Power Integrations.

Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации