Поради по силовий схемотехнике: синхронний випрямляч, керований самозбуджується контуром

1. Про компанію Texas Instruments

Наши партнеры ArtmMisto

Як ще більше збільшити струм синхронного випрямляча при збереженні високого ККД? T exas Instruments в розробленої типовою схемою на базі понижуючого регулятора LM5160 пропонує управляти затвором транзистора синхронного випрямляча за допомогою самозбуджується обмотки.

Джерела живлення з гальванічною розв'язкою часто застосовуються в промисловості і в сфері розваг. При створенні таких джерел необхідно використовувати оптопари для отримання сигналів зворотного зв'язку, що додатково ускладнює схему. мікросхеми LM5017 / 8 / 9 і LM5160 - обратноходового синхронні знижують регулятори, які здатні працювати без оптопар. Це дозволяє значно спростити схему, знизити вартість комплектуючих і зменшити габарити друкованої плати (ДП).

Традиційні обратноходового перетворювачі використовують зворотний діод для випрямлення вихідної напруги. Однак в такій схемі навантажувальна характеристика істотно залежить від величини струму. Це є наслідком малого ККД і посередніх теплових характеристик такого рішення. Існує один спосіб збільшення вихідного струму при збереженні високого ККД, він полягає в використанні синхронних перетворювачів. Компанія T exas Instruments (TI) розробила схему гальванически розв'язаного синхронного инвертирующего обратноходового перетворювача 15 Вт на базі мікросхеми LM5160. Ця базова схема має вихідну напругу 5 В і струм до 3 А. У ній для управління затвором транзистора синхронного випрямляча використовується обмотка самозбудження. На малюнку 1 видно, що первинна обмотка підключена за схемою инвертирующего повишающе-понижуючого перетворювача. Чому це зроблено саме так, буде пояснено нижче.

Мал. 1. Принципова схема саморегулюючого випрямляча

Навантажувальна характеристика має сильну залежність від тривалості інтервалу 1-D, протягом якого енергія передається в навантаження, особливо якщо його тривалість виявляється менше половини періоду. При зменшенні інтервалу 1-D пікове значення струму в первинній обмотці також збільшується при заданих параметрах навантаження. Підвищення пікових значень струму призводить до сильної залежності навантажувальної характеристики слідом за зростанням падіння напруги на основний індуктивності й індуктивності розсіювання. З цієї причини при проектуванні обратноходових перетворювачів рекомендують вибирати інтервал 1-D більший, ніж 50%. Щоб забезпечити на навантаженні вихідний струм до 3 А, піковий вихідний струм LM5160 з урахуванням коефіцієнта трансформації може приймати значення від 2,125 А (типове значення - 2,5 А). У схемі, зображеної на малюнку 1, використовується понижуючий трансформатор Versa-Pac з коефіцієнтом трансформації 3: 1. Формули 1 і 2 допомагають визначити значення струму в первинній обмотці при Vinmin:

(1)

(2)

(3)

Для того щоб тримати польовий транзистор у відкритому стані протягом інтервалу передачі енергії в навантаження, на основному трансформаторі сформована 9-виткових обмотка з коефіцієнтом трансформації 2: 1. Формули 4 ... 7 і малюнок 2 допомагають визначити значення напруги на затворі транзистора в інтервалах накопичення і передачі енергії при вхідній напрузі Vinmax:

(4)

(5)

(6)

(7)

Мал. 2. Осцилограми Vgs при максимальному Vin

Індуктивність розсіювання трансформатора, його активний опір і пряме падіння напруги на випрямлячі роблять значний вплив на навантажувальну характеристику обратноходового перетворювача. На малюнку 3 показано, що для даної схеми, завдяки синхронного випрямлення, реально досягти коефіцієнта регулювання ± 5% у всьому діапазоні вхідних напруг і вихідних струмів.

Мал. 3. Навантажувальна характеристика у всьому діапазоні вхідних напруг

Якщо для випрямлення використовується звичайний діод, то при відсутності навантаження на вторинній обмотці можуть виникати викиди напруги. При використанні даного синхронного випрямляча необхідність в додатковому навантажувальними резисторами і в захисних стабілітронах відпадає.

Ви можете додатково поліпшити навантажувальну характеристику і ККД, якщо будете застосовувати трансформатор з меншим активним опором і меншою індуктивністю розсіювання, ніж у використовуваного в даній схемі трансформатора Versa-Pac. Крім того, оптимально розрахована обмотка управління затвором допоможе позбутися від викидів напруги і уникнути перевищення допустимих значень напруг «затвор-стік» для синхронного МДП-транзистора.

Отримання технічної інформації , замовлення зразків , замовлення і доставка .

TPL7407L - нові семиканального мікросхеми драйверів для управління потужними споживачами, в тому числі і індуктивним навантаженням. TPL7407L по більшості основних параметрів перевершують широко відомі ULN2003A - семиканального потужні драйвери, побудовані на складових біполярних транзисторах (схема Дарлінгтона), зарекомендували себе з найкращої сторони в промислових і автомобільних додатках. ULN2003A мають високі вихідні струми до 500 мА (на канал), широкий робочий діапазон напруг (до 50 В), надійні і прості у використанні.
Однак схема Дарлінгтона має і недоліки: висока напруга насичення, значні вхідні струми управління, роботу тільки з логічними сигналами 3,3 В і вище. Нові потужні драйвери TPL7407L побудовані за N-МОП-технології і вільні від цих недоліків.
Вихідна напруга насичення у TPL7407L виявляється в чотири рази менше, ніж у ULN2003A. При рівному вихідному струмі 100 мА максимальна вихідна напруга насичення становить для ULN2003A 1,1 В, а для TPL7407L - 0,32 В.
Ще більший розрив спостерігається при порівнянні значень вхідних струмів. Якщо для TPL7407L вхідний струм управління не перевищує 10 мкА, то для ULN2003A він досягає 1,25 мА.
Мікросхема ULN2003A здатна працювати в повну силу тільки з логікою 3,3 В і вище, так як для неї максимальний вихідний струм 500 мА досяжний при вхідній напрузі 3,3 В (типове значення). TPL7407L здатна забезпечувати вихідні струми до 500 мА навіть при вхідних сигналах напруги 1,5 В. Це дозволяє їй працювати з логічними сигналами 1,8 В. TPL7407L розсіює набагато меншу потужність, здатна працювати з низьковольтної логікою і дозволяє досягати значного збільшення ефективності системи в цілому .
Мікросхеми TPL7407L випускаються в стандартному корпусі SOIC-16 (TPL7407LD) і в корпусі TSSOP-16 (TPL7407LPW).

Про компанію Texas Instruments

В середині 2001 р компанії Texas Instruments і КОМПЕЛ уклали офіційну дистриб'юторську угоду, яке стало результатом тривалої і успішної роботи КОМПЕЛ в якості офіційного дистриб'ютора фірми Burr-Brown. (Як відомо, Burr-Brown увійшла до складу TI так само, як і компанії Unitrode, Power Trend і Klixon). З цього часу компанія КОМПЕЛ отримала доступ до постачання всієї номенклатури вироблених компанією TI компонентів, технологій та налагоджувальних засобів, а також ... читати далі