4. Непосредственные ac/dc преобразователи серии 1182ем 1,2,3.
1182ЕМ1
К – ключ на запираемом тиристоре
Uвых = (5 - 24) В
F1 предохранитель на случай выхода из строя микросхемы или короткого замыкания..
U1 – питание осуществляется непосредственно от сети переменного тока , 220 В 50 Гц. Допуски на U1 – от 28 В до 264 В. Частота – 50 Гц - 400 Гц.
R1 – балластное сопротивление 150 Ом. На нем гасится избыточное напряжение.
MOV – двусторонний ограничитель напряжения
обычный металоокисный варистор 500 В.
Микросхема выдерживает пиковое напряжение до 500 В.
Конденсатор С1 (0,05 мкФ) совместно с R1 образует RC фильтр, ограничивает скорость нарастания напряжения на ключе, предотвращает самопроизвольное включение тиристорного ключа.
Скорекц – 150пФ – осуществляет задержку начала работы системы управления при включении и дребезге контактов. Чтобы при включении случайно не попасть на амплитуду U1 и исключить бросок тока.
Низкочастотный конденсатор фильтра.
Для Iнmax = 50мА
Сф ≥ 350 мкФ
Сфном = 470 мкФ.
Величина Сф прямопропорциональна номинальному току нагрузки.
Емкость Сф подзаряжается 1 раз за период в течении tи = tзаряда, длительность tи отслеживает система управления в зависимости от Iнагр.
Импульсный стабилизатор поддерживает напряжение Ud на входе линейного стабилизатора.
Выходное напряжение можно регулировать от 5 В до 24 В. Рассмотрим на эквивалентной схеме.
При Rрег = 0 Ом Uвых = 5В ± 2% (± 5%)
При Rрег = 20 кОм Uвых = 24В ± 15%(из-за разброса резисторов)
Со стабилитроном Uвых = 5 В + Uст
В цепи такой блок питания эквивалентен управляемому делителю напряжения.
Эквив. схеме стабилизатора с регулируемым балластным реистором.
Полезная мощность P = 10 В · 50 мА = 0,5 Вт.
PR1 = Iн · U1эфф = 0,05 · 220 = 11 Вт
При маленьком R1
работает тиристорный ключ и ток протекает
короткими импульсами. Его эффективное
значение увеличивается в
раз, где Q – скважность = Т/tи
При Iн = 50 мА.
Для 1182ЕМ2
1182ЕМ2
Корпус DIP-16 , 0,6 Вт
Выпрямитель на входе микросхемы VD1-VD4 может работать как двухполупериодный мостовой, так и как однополупериодный.
Назначение элементов аналогично 1182ЕМ1. Номиналы такие же.
R1m = U1m/I1m
I1m = 2,5 А
Так как выпрямитель двухполупериодный – шире допуск на U1 – (18 В– 264 В).
Здесь исключен линейный стабилизатор на котором тратится энергия. В результате получаем в два раза больший ток. Iвых = 100 мА. Uвых = 10-70 В
Uвых = Uст
Uвыхмакс = 70 В, определяется внут. стабилитроном VD6. Номинальный ток стабилизации – внешним стабилитроном 0,5 А. Пульсации выходного напряжения определяются величиной Сф и Iн. Сф хорошо поддается расчету приближенным методом с погрешностью менее 5%.
Сф = (Iн T/2)/∆Uн – для моста
Сф = (Iн T)/∆Uн – для однополупериодного
Т= 1/fc, ∆Uн = 2 Um(1) = 2 Кп · Ud
Для сглаживания пульсаций можно применять LC-фильтр.
Преимущества ИМС.
Широкий диапазон напряжений на входе
Электронная защита от к.з., перенапряжения и других экстримальных ситуаций.
Недостаток: низкий КПД. Увеличить КПД – выкинуть балластный резистор.
1182ЕМ3 . Мощный однокристальный источник питания.
Uвых = Uст ± 5%
Uвых от 5В до (|U1|ср-10) ≈185 В
Допуск на U1 от 80 до 276 В
U1эфф = 80 В -276 В
Предохранитель на 3 А.
IL = 2A
∆IL = 0,2A
Для получения высокого КПД исключают резистивный балласт R1.Вместо него используют ШИМ преобразователь с индуктивностью L (т.н. импульсный регулятор первого типа).Для работы на ВЧ НЧ тиристорный ключ заменен на высоковольтный ВЧ транзистор VT, который работает на частоте от 10 до 10 кГц.
Регулятор первого типа перекачивает с высоким КПД энергию от источника с высоким напряжением в нагрузку с низким напряжением. Передача энергии возможна, если
|U1|>Uн + UVTОСТ
UVTОСТ = 5В
Если U1 меньше, то появляется провал в токе индуктивности. Поэтому в IL провал при недостаточном U1 по модулю. Из-за данного эффекта Сф достаточно большая.
Если бы фильтрация U1 осуществлялась до преобразователя, то Сф на 1-2 порядка меньше (50-100мкФ), но после моста – дополнительная емкость.
Достоинства:
Высокий КПД
Недостатки:
1.Высокая стоимость
2.Большая емкость фильтра.
Введение. Виды преобразования энергии. 1
1. Выпрямители. 1
1.1. Структурная схема и эксплуатационные характеристики выпрямителей. 1
1.2. Однополупериодная схема выпрямления 2
1.2.1. Активная нагрузка 2
1.2.2. Активнo-емкостная нагрузка 5
1.2.3 Активно-индуктивная нагрузка. 6
1.2.4 Обобщенные внешние характеристики 7
1.3. Полу мостовая схема или схема удвоения напряжения. 8
1.4 Схемы умножения 9
1.4.1. Разновидности схем умножения. 9
1.5 Двухполупериодный выпрямитель с выводом нуля. 10
1.5.1Активная нагрузка 10
1.5.2 Активно - емкостная нагрузка 12
1.5.3 Активно - индуктивная нагрузка 14
1.5.4 Обобщенные характеристики. 14
1.6 Однофазная мостовая схема выпрямления. 15
1.7. Однофазный управляемый выпрямитель. 17
1.7.1.Активная нагрузка. 17
1.7.2. Индуктивная нагрузка управляемого выпрямителя. 20
1.7.3. Активно-индуктивная нагрузка. 21
1.7.4. «Нулевой» вентиль 23
1.7.5 Управляемый выпрямитель с неполным числом управляемых вентилей 24
1.7.6. Управляемый выпрямитель с вольт-добавкой 26
1.8. Мостовой управляемый выпрямитель 27
1.8.1 Мостовой выпрямитель с неполным числом управляемых вентилей. 29
1.9 Регулирование переменного напряжения. 32
1.10 Трехфазная схема с выводом нуля трансформатора (3ф1н1п). 36
1.11 Трехфазная мостовая схема выпрямления (3ф2н6п). 38
1.12 Аварийный режим. 41
1.13 Аварийные режимы в схеме Ларионова. 44
1.14 Особенности мощных выпрямителей. 46
2. Расчет выпрямителей и фильтров. 49
2.1. Расчет линейного источника питания. 49
2.2. Основные типы фильтров. 51
2.3 С – Фильтр. 52
2.3.1 Метод Терентьева. 52
2.3.2 Упрощённый расчёт конденсатора. 61
2.4 Расчет и особенности Г-образных LC фильтров 66
2.5 Расчет L – фильтра 70
2.5.1 Пример расчета и выбора индуктивности. 73
3. Бестрансформаторные БП (с балластным конденсатором) 74
3.3 Пример расчета БП с мостовым выпрямителем. 80
3.4 Расчет БП с однополярным выпрямителем 84
3.5 Расчет БП с двуполярным выходом. 86
4. Непосредственные AC/DC преобразователи серии 1182ЕМ 1,2,3. 90