0,5ыкс

Рис. 3.29. Ключ на СИТ с нелинейной обратной связью а) осциллограммы напряжения Ucu без обратной связи; 6) и с обратной связью.

Иу 0-

-J VT1

1 VD3

VD5 2i

ii И

/uc. 5.50. Алдач на СИТ с истоковым запиранием.

4. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ 4.1. Преобразовательна 100кГц

120-Vac-

Рис. 4.1. Схема преобразователя на 100 кГц.

На рис. 4.1 изображен преобразователь напряжения 60 Вт с выходными напряжениями +5 В, +12 В, КПД 75% (входное переменное напряжение 120 В), стоимость покупных элементов 35 долларов, ключ на FET 100 кГц.

Силовой FET фирмы Motorola типа TMP5N40. 5А, 400 В, сопротивление в открытом состоянии 1 Ом, время переключения 50 не; площадь СОБР позволяет работать без снаббера . В схему преобразователя входит вспомогательный стабилизатор 1 (модуль фирмы Motorola типа РЕ63133), который обеспечивает питание модуля управления 2 FET (типа МС34060). Слежение за выходными параметрами преобразователя обеспечивается с помощью АЦП типа МС1723 3, отклонения передаются через оптопару 4 (типа 4N27] и отрабатываются модулем управления 2 (работает в режиме частотно-импульсного регулятора). В выходных выпрямителях используются диоды Шоттки (MBR1035, корпус ТО 220, фирма Motorola) - на выходе,+5 В и быстродействующие диоды МИР805 - на выходе +12 В. В качестве выходных фильтров используются конденсаторы Мегсо/Electro (высококачественные электролитические, имеют низкий ESR и высокий RMS): амплитуда пульсаций не более 70 мВ, потери мощности не более 0,5 Вт. Масса и габариты преобразователя, а также его цена снизились на 30% по сравнению с моделью на 20 кГц. Улучшение параметров прежде всего обусловлено упрощением модуля управления FET и снижением потребляемой на управление мощности; в результате становится возможным упростить питание модуля управления (отсутствуют низкочастотные сетевые трансформаторы). Операции отладки преобразователя: 1. Разработка и испытание силового ключа на FET. 2. Подсоединение и наладка цепей обратной связи. 3. Переход от энергии постоянного то-ка (dc) на энергию переменного тока (ас).

0 шЧ too mT 11 nb

.(1.d i/di10

Ha рис. 4.2 приводятся основные рабочие диаграммы преобразователя.

Емкость входных конденсаторов естественно не уменьшается, т.к. она определяется передаваемой энергией (танталовые экономичные конденсаторы типа 41 gs). ,

Распределение мощности потерь по элементам схемы представлено в табл. 4.1.

Таблица 4.1.

Распределение мощности потерь по элементам.

3. КПД - Po/Pir - 72W/95W - 75%

4. Потери FET (4,0W), диоды Шоттки (4,0W), транс-Форматор [2,0W)

Схема стабилизации и контроля состоит из трех элементов (рис. 4.3): линейного регулятора МС1723 (питается от обмотки 12 В и контролирует напряжение 5 В).

С выхода МС1723 сигнал через оптопару 4N27 поступает на вход широтно-импульсного регулятора МС34060 и далее на затвор FET. На рис. 4.4 приведена принципиальная схема регулятора на МДП ПТ типа TMP5N40, с частотой преобразования 100 кГц.

Выходные параметры преобразователя в сравнении с низкочастотным преобразователем 60 Гц приведены в табл. 4.2.

Таблица4.2.

Выходные данные

Puc. 4.2. Рабочие диаграммы преобразователя.

КЛЮЧ НА 20 КГЦ

Интересно сравнить параметры биполярного и полевого ключей на относительно низких частотах. На рис. 4.5 изображена принципиальная схема ключа на 20 кГц (выходная мощность 35 Вт) с биполярным выходным транзистором MJE13005.

Диаграммы выходного тока и напряжения при постоянном напряжении 160 В приведены на рис. 4.7; температура корпуса составила при этом 71*С. Вариант построения ключа на МДП-транзисторе представлен на рис. 4.6 (MTP4N50); запуск при этом обеспечивается непосредственно от микросхемы U1 типа МС34060Р и схема управления существенно упрощается (см. пунктир на рис. 4.5). Диаграммы переключения транзистора существенно улучшаются (рис. 4.7, 4.8), температура корпуса снижается до 18°С.

4.2. Автомобильный преобразователь

В предыдущих примерах было показано, что цепь управления полевым транзистором значительно упрощается. Примеры в данной главе иллюстрируют, как выгодно использовать преимущество низкого потребления мощности полевым прибором по цепи управления. На рис. 4.9 показан 25-ваттный преобразователь постоянного тока в постоянный, сконструированный для автомобильного использования.

leOVdc

Рис 4.3. Схема стабилизации и контроля.

Рис. 4.4. Регулятор на 100 кГц.

Этот вариант использует ту же интегральную схему (МС 34060), как и предыдущий пример. Существенные отличия в применении приборов Q1, D3 и D6 для цепи управления. Такое применение обеспечивает низков сопротивление для быстрого выключения и в то

же время от интегральной схемы потребляется незн чительный ток после того, как полевой транзистор 4вкл19чается. В результата КПД 78% при входном т пряжении 13,6 В, регулировка нагрузки 0,4% м ампер и линейность регулировки 0.01% на вольт. Е