3.4. Обратноходовой преобразователь напряжения

На рис 3.15 представлена схема обратноходового преобразователя напряжения.

Рис. 3.15. Схема обратноходового преобразователя

 

В своем составе обратноходовой преобразователь содержит ШИМ-модулятор собранный на микросхеме DA1(TL494). Данная микросхема предназначена для управления силовым транзистором VT1. Она содержит полный набор узлов для выполнения широтно-импульсного управления ключами, т. е. внутри имеет:

     прецизионный источник опорного напряжения на 5 В (ИОН);

     два усилителя ошибки;

     два компаратора;

     схему управления выходным каскадом на транзисторах;

     генератор пилообразного напряжения.

Эта микросхема позволяет стабилизировать выходное напряжения преобразователя за счет автоматического изменения ширины управляющих импульсов.

В качестве силовых ключей здесь использованы широко распространенные N-канальные полевые транзисторыBUZ11.

В нормальном состоянии (при нулевом напряжении на затворе) транзистор VT1 закрыт и открываетсяимпульсами с соответствующего выхода микросхемы. Резисторы R8 и R9 ограничивают выходной ток микросхемыи величину напряжения на затворе ключа. Диод VD1 должен быть быстродействующим (Шоттки), он ускоряетрассасывание зарядов на затворе силового транзистора при закрывании, а также защищает выходы микросхемы отдействия отрицательного напряжения.

Рабочая частота преобразователя задается элементами С2, R3, и в данной схеме она будет около 35 кГц. Цепьиз элементов С1 и R5 обеспечивает плавный выход на рабочий режим при включении питания (постепенноеувеличение ширины импульсов на выходах микросхемы), что уменьшает броски тока в цепи питания при включении.Делитель напряжения из резисторов R4 и R5 позволяет увеличить «мертвое время» между выходными импульсами так, что это исключит появление сквозных токов через транзисторы даже при перегрузке, когда схема стабилизациистарается увеличить ширину управляющих импульсов, стремясь поддержать выходное напряжение на заданномуровне. Напряжение на выходе преобразователя регулируется резистором R10. Данная схема позволяет получить на выходе преобразователя двухполярное напряжение 12 В.

3.5. Автогенераторный преобразователь

На рис. 3.16 показана схема преобразователя с широтно-импульсной стабилизацией, который может быть применен в портативной радиоэлектронной аппаратуре.

 

Рис. 3.16. Схема автогенераторного преобразователя

 

Преобразователь способен сохранять номинальное напряжение на выходе (9 В) при уменьшении напряжения на входе до 3 В. Такой преобразователь оказывается наиболее пригодным при батарейном питании аппаратуры, Кпд стабилизатора – не менее 70 %. Стабилизация сохраняется при уменьшении напряжения источника питания ниже выходного стабилизированного напряжения преобразователя, чего не может обеспечить традиционный стабилизатор напряжения.

При включении преобразователя ток через резистор R1 открывает транзистор VT1, коллекторный ток которого, протекая через обмотку II трансформатора ТV, открывает мощный транзистор VT2. Транзистор VT2 входит в режим насыщения, и ток через обмотку I трансформатора линейно увеличивается. В трансформаторе происходит накопление энергии. Через определенное время транзистор VT2 переходит в активный режим, в обмотках трансформатора возникает эдс самоиндукции, полярность которой противоположна приложенному к ним напряжению (магнитопровод трансформатора не насыщается). Транзистор VT2 лавинообразно закрывается, и эдс самоиндукции обмотки I через диод VD2 заряжает конденсатор СЗ. Конденсатор С2 способствует более четкому закрыванию транзистора. Далее циклы повторяются.

Через определенное время напряжение на конденсаторе СЗ увеличивается настолько, что открывается стабилитрон VD1 и базовый ток транзистора VT1 уменьшается, при этом уменьшается и ток базы, а значит, и ток насыщения транзистора VT2. Поскольку накопленная в трансформаторе энергия определяется током насыщений транзистора VT2, дальнейшее увеличение напряжения на конденсаторе СЗ прекращается. Конденсатор разряжается через нагрузку. Таким образом, обратная связь поддерживает на выходе преобразователя постоянное напряжение. Выходное напряжение задает стабилитрон VD1, изменение частоты преобразователя лежит в пределах 20…140 кГц.