2.2.15. Инвертор фазы на логических элементах
Специализированные микросхемы элементов НЕ изготавливаются заводами в серии К564 на номинальное напряжение 15 В, в серии К155 и К561 не изготавливаются. Элементы И-НЕ изготавливаются во всех сериях, имеют более широкие функциональные возможности и могут выполнять функции инвертора фазы (рис.2.17).
Рис. 2.17. Принципиальная электрическая схема ИФ на логических элементах НЕ микросхемы К564ЛН1 (а) и на элементах
И-НЕ микросхемы К561ЛА7(в)
Расчет и выбор ИФ на логических элементах сводится к выписке из справочника технических параметров микросхемы и к обозначению номеров выводов для ее соединения с другими блоками системы управления. Технические параметры микросхем К561ЛА7, К564ЛА7, содержащих 4 элемента 2И-НЕ, включают номинальное напряжение питания Uп = 15 В, ток питания Iп ≤ 20 мА, напряжение, соответствующее логическому нулю ≤4 В, напряжение, соответствующее логической единице ≥ 11 В, минимальное и максимальное напряжение питания 0,5…18 В, максимальную мощность Р = 300 мВт, рабочий диапазон температур Т = -10 оС…+70 оС, тип корпуса 14DIP.
Микросхема К155ЛА3 с 4 элементами 2И-НЕ на номинальное напряжение питания Uп = 5 В, потребляет максимальный ток Iп ≤ 22 мА, работает в диапазоне температур Т = 0 оС…+70 оС, тип корпуса 14DIP.
Микросхема К564ЛН1 содержит 6 элементов НЕ, Uп = 15 В, ток питания Iп = 13 мА, напряжение, соответствующее логическому нулю ≤ 4 В, напряжение, соответствующее логической единице ≥ 11 В, минимальное и максимальное напряжение питания 0,5…18 В, максимальную мощность Р=200 мВт, рабочий диапазон температур Т = -55 оС…+125 оС, тип корпуса 16FLAT.
Плюс напряжения питания подается на 14 или на 16 вывод микросхем, а минус напряжения питания подключается к выводу 7 или 8 и обычно является общей точкой электрической схемы.
2.2.16. Блоки питания
Источники питания являются обязательными элементами систем управления преобразователями и служат для обеспечения других блоков системы управления необходимым уровнем напряжения требуемого качества. Отдельные блоки систем управления преобразователями предъявляют высокие требования к качеству напряжения питания, которое должно отличаться высокой стабильностью, малым уровнем пульсаций, иметь гальваническую развязку с другими источниками и блоками системы управления. К особенностям источников питания систем управления преобразователями можно отнести их сравнительно небольшую мощность (30-40 Вт), относительно невысокое напряжение (5-40 В), ток нагрузки источников не превышает 0,2-3А, не существенные требования к КПД источников.
Блоки питания систем управления преобразователями обычно содержат многообмоточные трансформаторы (трансформаторы с одной первичной и несколькими вторичными обмотками), выпрямители, фильтры и стабилизаторы. Источники питания могут изготавливаться однополярными и двухполярными (для питания операционных усилителей, дифференциальных усилителей). Для питания отдельных элементов системы управления иногда не требуется стабилизация напряжения (например, для питания БВУ) или сглаживание пульсаций напряжения (для БВУ на вспомогательных тиристорах). В источниках питания могут применяться двухполупериодные и однополупериодные выпрямители.
Стабилизаторы напряжения применяются параметрические и компенсационные. Например, в БУВИП-133 применяются блоки питания БП-158-1,2 и БП-153-1,2 с прецизионными (высокой точности) стабилизаторами компенсационного типа.
В качестве примера на рис. 2.18 представлена принципиальная электрическая схема рекомендуемой конструкции блоков для питания системы управления выпрямителем.
Однополярный источник питания Uп1 рекомендуется для питания ГПИ, НО на транзисторах, ИФ, ГПН. Переменное напряжение вторичной обмотки w2 преобразуют в постоянное с помощью мостового выпрямителя на диодах VD1-VD4 или диодных мостовых модулей типа КЦ402В, КЦ405А.
С помощью параметрического стабилизатора R1, VD5 напряжение поддерживается на заданном уровне при отклонении напряжения ~U1 и сглаживается. Пульсирующее напряжение поступает на входной конденсатор фильтра С1. Постоянный уровень напряжения обеспечивается параметрическим стабилизатором напряжения R1, VD5. Пульсации напряжения окончательно сглаживаются фильтром R2, C2. Сглаживающий фильтр содержит электролитические конденсаторы C1, С2.
Двухполярный источник питания рекомендуется для операционных усилителей и содержит 3 вывода: +Uп2, общий вывод 1 и – Uп2. Данный источник питания содержит по два комплекта элементов, которые применяются в источнике питания Uп1.
Источник питания Uп3 для БВУ на транзисторах обычно не содержит параметрический стабилизатор.
Источник питания Uп4, Uп5 для БВУ на вспомогательных тиристорах может содержать трансформатор с секционированной вторичной обмоткой w6, w7, однополупериодный выпрямитель, собранный на диодах VD14, VD15, и токоограничивающие резисторы R8, R9, R10, R11. Общий вывод секционированной вторичной обмотки и источников питания Uп4, Uп5 образуют общий вывод 2. Иногда общие точки 1 и 2 соединяют.
На принципиальных электрических схемах систем управления блоки питания могут изображаться сосредоточенно с разметкой выводов без их соединения с блоками системы управления для того, чтобы не загромождать схему дополнительными линиями. При необходимости блоки питания могут размещаться на схеме в разнесенном виде и соединяться линиями с блоками системы управления, которые они обеспечивают электрической энергией.
Рис. 2.18. Принципиальная электрическая схема блока питания системы управления выпрямителем
Расчет источников для питания блоков системы управления преобразователями выполняется после расчета и выбора элементов отдельных блоков системы управления, когда известны напряжение питания блоков Uп, потребляемый блоками ток Iп. В каждом источнике питания расчет начинают со стабилизатора напряжения, затем рассчитывают фильтр, после этого рассчитывают выпрямитель и выбирают диоды. Определяют действующее напряжение, действующий ток, полную мощность вторичной обмотки трансформатора.
Сердечник трансформатора, вторичные обмотки, первичную обмотку рассчитывают и выбирают, исходя из полной суммарной мощности всех вторичных обмоток трансформатора.