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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Osciladores maestros de fuentes de alimentación conmutadas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes de alimentación Al diseñar convertidores de voltaje de pulsos push-pull, es necesario tomar medidas para evitar el paso de corriente a través de los transistores de conmutación. Es posible garantizar el funcionamiento normal de los convertidores si se genera una señal de forma especial (que no sea un meandro) para controlar los transistores. Al diseñar fuentes de alimentación conmutadas (UPS) que funcionan a frecuencias más altas, se presta especial atención a garantizar su confiabilidad y alta eficiencia. Los SAI push-pull tienen precisamente estas cualidades [1]. Sin embargo, sin tomar medidas especiales para eliminar la corriente, es imposible lograr un funcionamiento estable de las unidades con una eficiencia aceptable (80%). La corriente de paso en los UPS push-pull surge debido al tiempo de apagado finito (distinto de cero) de los transistores de conmutación. El hecho es que el tiempo de apagado (toff) de los transistores más potentes utilizados en los UPS está en el rango de 1,5...8 μs, y su tiempo de encendido (ton) es aproximadamente diez veces menor. Esto lleva al hecho de que a mayor frecuencia la forma de la corriente en los circuitos colectores se distorsiona y se vuelve diferente de un meandro. Como resultado, la duración de los pulsos de corriente aumenta y su pendiente disminuye, especialmente durante el descenso. En la Fig. La Figura 1 muestra la forma actual de la base de los transistores del UPS (diagramas a y b) y su colector (c y d). En los diagramas se puede ver que a medida que disminuye la corriente IK1, aumenta la corriente IK2, lo que precisamente conduce a la aparición de una corriente pasante. En los diagramas cyd, la línea discontinua muestra la corriente de paso en las subidas y bajadas de los impulsos de corriente de los colectores de los transistores de conmutación.
Un método radical para eliminar la corriente pasante es la formación en los osciladores maestros (MG) de pulsos que se diferencian del meandro y tienen pausas (tp), cuya duración, en una primera aproximación, es igual a tp = toff - ton. Sin embargo, en la práctica, los tiempos de encendido y apagado son diferentes incluso para dos transistores idénticos. Depende del voltaje de la fuente de energía primaria, la temperatura de la unión, la corriente del colector, etc. Por lo tanto, la duración de la pausa debe ser mayor que el valor especificado, o mejor aún, ajustable. El propósito de este artículo es proponer los métodos más simples para generar pulsos en el MG, adecuados para controlar un UPS. Contiene esquemas GB de diversa complejidad, que proporcionan una duración de pausa fija y ajustable. El dispositivo, cuyo diagrama se muestra en la Fig. 2, permite generar una secuencia de pulsos con una pausa ajustable. El generador de reloj se ensambla sobre los elementos DD1.1-DD1.3. Produce pulsos, un meandro de doble frecuencia en comparación con la frecuencia de conmutación de los transistores de conmutación (Fig. 3, diagrama a). El circuito diferenciador C2R2 genera pulsos cortos de activación de alto nivel, que controlan el funcionamiento del controlador de duración de la pausa en los elementos DD2.1, DD2.2 (Fig. 3, diagrama b).
Desde la salida del moldeador, se suministran pulsos a las entradas de los elementos DD2.3, DD2.4 y al disparador DD3.1, que realizan la función de distribuidor de pulsos. En las salidas del CG (diagramas e, f), se forman secuencias de pulsos desplazadas entre sí 180°, con una pausa de duración tp. La frecuencia de pulso en la salida del generador es dos veces menor que en la salida del generador de reloj. La duración de la pausa está regulada por la resistencia variable R3. En ocasiones, para controlar el UPS es necesario recibir pulsos de bajo nivel con una pausa. En este caso, en el diagrama de la Fig. 2 elementos DD2.1, DD2.2 del microcircuito K561LE5 se reemplazan por un elemento del microcircuito K561LS2 y, en lugar de los elementos DD2.3, DD2.4, incluyen elementos AND-OR según el circuito 2OR. Para hacer esto, simplemente aplique un voltaje de alto nivel a los pines 9 y 14 del microcircuito K561LS2. Si es necesario aumentar la potencia de los pulsos y la pendiente de sus subidas y bajadas, se deben utilizar microcircuitos TTL y TTLSh en las etapas de salida del MG. En la Fig. La Figura 4 muestra un diagrama del XNUMXG en microcircuitos TTLSh.
El dispositivo permite la regulación por ancho de pulso del voltaje de salida del UPS. La unidad PWM se ensambla sobre los elementos DD2.1, VT1, VT2, R3, C3, R5, R6. Los diagramas de voltaje se muestran en la Fig. 5. Aquí: Unop es el voltaje de conmutación umbral de los elementos DD1.4 y DD2.1; tпф - duración de pausa fija; tp - duración de la pausa ajustable; tir - duración del pulso ajustable; t y max, t y min: duración máxima y mínima del pulso.
El intervalo de control de la duración del pulso es de 0,2 μs a 18 μs (a una frecuencia de pulso de salida de 25 kHz). La duración de los pulsos se regula cambiando el voltaje basado en el transistor VT1, que conecta la resistencia R5 en paralelo con R6 y así cambia la constante de tiempo del circuito diferenciador C3R6. La resistencia R7 proporciona histéresis y evita la autoexcitación del elemento DD2.1. El pin Uynp puede recibir una señal de retroalimentación del estabilizador de voltaje de salida del UPS. Al establecer el GB, la resistencia R2 establece la duración de la pausa y la resistencia R5 establece la duración mínima (tn min) de los pulsos generados (diagrama k). Cabe señalar que el uso de PWM en UPS está limitado por el hecho de que a medida que la duración del pulso disminuye a menos de t y max/2, la eficiencia del UPS disminuye drásticamente, ya que la mayor parte del tiempo los transistores de conmutación están en una estado insaturado. Por lo tanto, el uso de un UPS con estabilización de voltaje de salida SHI se limita a la carga mínima, generalmente al menos el 10 % de la carga nominal. De interés es el 6G (Fig. 561), que permite configurar la duración de la pausa sin circuitos diferenciadores de ajuste de tiempo utilizando contadores K8IE561 (K9IEXNUMX). La duración de la pausa se puede configurar discretamente cambiando la frecuencia del generador de reloj y el coeficiente de división del contador dentro de los límites indicados en la tabla para la frecuencia de la señal de salida del generador de 25 kHz. La tabla muestra que la duración del pulso es igual al período del generador de reloj.
El ZG utiliza microcircuitos CMOS que tienen contadores decimales con decodificadores de salida, pero esto no excluye el uso de microcircuitos TTL y TTLSh con decodificadores de salida. El coeficiente de división se cambia conectando el circuito de retroalimentación (punto e en el diagrama de la Fig. 6) a la entrada R del contador y la salida al distribuidor de pulsos (punto e) [2]. La frecuencia del generador de reloj se ajusta cambiando los parámetros del circuito R1C1.
De lo contrario, el dispositivo no se diferencia de los descritos anteriormente. Los diagramas de voltaje en los puntos del circuito se muestran en la Fig. 7 para la frecuencia de los pulsos de salida del generador principal es de 25 kHz, la duración de la pausa es de 4 μs con un factor de división de 5.
En principio, en todos los MG considerados (excepto los MG con duración de pausa discretamente variable, Fig. 6), es posible aplicar el control PID para introducir una señal de retroalimentación desde la salida del UPS a la unidad de control de pausa, proporcionando una limitación correspondiente de la duración mínima y máxima del pulso. Para aislar galvánicamente el voltaje de salida del UPS de la fuente de voltaje primario a través del circuito de retroalimentación, lo más conveniente y sencillo es utilizar comparadores en combinación con optoacopladores como el método más simple y económico. Sin embargo, el uso de PWM conduce a la complejidad del filtro en el circuito de CC en la salida, lo que a veces anula el peso, el tamaño y los indicadores económicos, especialmente con UPS de baja potencia y el requisito de un factor de ondulación bajo del voltaje de salida. Literatura
Autor: V.Kozelsky
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