Раздел: Документация
0 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 89 1.2.2. ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ БЛОКОВ ПИТАНИЯ Работу импульсного блока питания, выполненного на дискретньгх элементах, рассмотрим на примере БП видеомагнитофона Hitachi VT-M747E (рис. 1 •&)• Блок питания данной м бдели представляет собой самовозбуждаюишйся стабилизатор, обеспе-чивающпй возможность работы ВМ в широком диапазоне гапающих напряжешш (100...240 В). Напряжение сети переменного тока через плавкий предохранитель F1001 и фильтр нижних частот LPF (элементы L1001, L1002, С1001, С1009.. .С 1011) поступает на диодный мост CR1001. LPF выполняет фунюдии сетевого фильтра помех и обеспе-чгтает защиту ВМ от влияния внешних помех, поступающих из сети, и предо гвращает утечку в сеть помех, возникающих при работе ИБП. Диодный мост CR1001 с конденсатором С1002 образуют первичный выпрямитель, гштающин элементы схемы контролера ИБП. При включении ВМ в сеть на конденсаторе С1002 появляется постоянное напряжение. Положительный потенциал через резистор смещения R1005 прикладывается к затвору мощного полевого транзистора Q1001, выполняющего функцию силового ключа. Транзистор Q1001 начинает открываться. Ток стока и одновременно ток через обмотку 5-2 импульсного трансформатора Т1001 начинают стремительно возрастать. Для более надежного и быстрого открытия ключа к затвору Q1001 через регистр R1010 и выпрямительный диоды CR 1003, CR1007 прикладываегся дополнительное ной развязки по сравнению с трансформаторной являются ее технологачносгь, малые габариты и возможность передавать сигналы в широком спектре частот. Однако трансформаторная развязка позволяет обойтись меньшим числом промежуточных усилителей в контроллере ИБП, осуществить более простое согласование с высоковольтными источниками сигналов обратной связи (например, в блоках питания ТВ, использующих для ШИМ-регулирования импульсы обратного хода строчной развертки). Тем не менее, в настоящее время конструкторы при разработке штульс-ных блоков питания все большее предпочтение отдают оптронным цепям развязки. В заключение отметим, что главной тенденцией совершенствован!ы импульсных блоков питания бытовой видеоаппаратуры является переход от конструтсций на дискретных элементах к конструкциям БП, практически полностью выполненных на интегральных микросхемах. В первую очередь это касается схем контроллеров ИБП и стабилизаторов вторичных напряжений нагрузки. Отдельно необходимо сказать о могзтных высоковольтных транзисторных ключах. В настоящее время все чаще применяются ИМС-контроллеры со встроенным силовым ключом, причем биполярные транзисторы вытесняются мощными КМОП-транзисторами. Главные ггоеимущества КМОП-ключей —это более простое управление ими, повышенная устойчивость ко вторичному пробою из-за сюшения вероятности локального nqjerpeBa кристалла, повышенная (до 0,1 -1,0 МГц) частота переключения (в них не происходит накопление заряда). Рассмотрим подробнее принщты построения и особенности работы импульсных блоков питания на примере конкретных принщотиальных схем. положительное напряжение, возникающее на обмотке обратной связи 6-7 трансформатора Т1001. При определенном значении тока в обмотке 5-2 транзистор Q1001 начинает достигать состояния насыщения. Когда ток стока транзистора достигает максимального значения, нарастание магшггного потока в трансформаторе прекращается, полярность нащэяженпйна его обмотках изменяется на проттзоположную и происходит лавинообразный процесс запирания транзистора. Трансформатор накапливает в себеэнер-ппо, пока включен транзистор Q1001 и отдает ее в выходные цепи (в нагрузку), когда транзистор вьпслючен. Работа цепи обратной связи щюисходшследуюппгм образом. Выходное напряжение +5 В, требующее наивысшей степени стабильности (для работы процессора системного контроля, экранно-кнопочной диалоговой системы и других электронных систем В М), подается на вывод 1 оптрона 1С 1001. Изменение напряжения +5 В приводит к изменению тока фотодатчика и, соответственно, к изменению сопротивления перехода коллектор-эмиттер транзистора оптрона. Это приводит к изменению напряжения смещения на затворе ключа Q1001 и, следовательно, к изменению уровней напряжений, при которых включается и выключается транзистор, т.е. к изменению скважности импульсов тока в первичной обмотке импульсного трансформатора. Таким образом, в схеме ИБП реализовано ШИМ-управлениеработой схемы Komponqw. Оптрон 1С 1002, диод CR1004 и транзистор Q1003 образуют цепь защиты. При возникновешш в выходной цепи +5 В короткого замыкания ток фотодатчика оптрона l1001 2 с1001.с1009 11 Т1001 cr1051 f>r  Рис. 1.8 Принципиальная схема БП видеомагнитофона Hitachi VT-M747E резко уменьшается, его выходное сопротивление увеличивается. Это приводит к повышению напряжения на конденсаторе С1008, включению транзистора Q1003 и замыканию затвора транзистора Q1001 на землю. Ключ Q1001 переходит в запертое состояние и генерация срывается. Узел сброса (RESET) на элементах CR1002, С1003 и L1004 представляет собой демпфгфующую цепочку, предназначенную для устранения перенапряжений на ключевом транзисторе (в 3-4раза превышающих напряжение сети), возникающих в моменты его запирания. На транзисторе Q1051 реализован узел контроля пропадания напряжения +5 В (отлслючение питания). При падении напряжения +5 В ниже заданного уровня на выходе узла формируется сигнал, в соответствии с которым включается резервное питание микропроцессора таймера. Выход гые цепи БП обеспечивают получение 5 различных выход гых напряжений +44, -30, +14, +5, +3 В инеимеютпринщгпиальных особенностей. Пример исполнения импульсного БП с контроллером на основе штгегральной микросхемы PWR-9MP3 (фирмы Power Integration) со встроенным мощным КМОП-транзистором приведен на рис. 1.9. ИС реализована в корпусе DIP с 16 выводами. В данной ИС содержатся все узлы, необходимые для работы ШИМ-регулятора и все схемы самозащиты, устанавливаемые в современных ко1Ггролл)ахг1мпульсных БП. Выпрямленное сетевое напряжение через обмотку I импульсного трансформатора подается на мощный КМОП-тран-зпстор, а также на линейный предрегулятор, понижающий входное напряжение до уровня 6В (Vs), требуемого для работы схемы управления при включении ИБП в сеть. После вхожде!шя ИБП в рабочий режим данный предрегулятор выключается, а пита -ниедля малосигнальных цепей ИС начинает поступать отвьглрямптеля, образованного диодом D5 п конденсатором С5, подключенными к обмотке обратной связи трансформатора (обмотка II). Ра звязьгоающий конденсатор СЗ служит для фильтращш импульсных помех,на-водимых на управляющие цепи. Диоды D3, D4 обеспечивают подавление (демпфирование) выбросов напряжения, возшгкающихпри запирании ключа. Схема ШИМ-контроллера построена по обычному щмпщипу. Вырабатываемая генераторной частью последовательность импульсов, проходя 4q>e3 вентиль И-НЕи схему управления, включает ключ на КМОП-трашисторе. При этом гашообра зное напряжение с выхода генератора пилы поступает на одш-шз входов ШИМ-компаратора, другой вход которого соединен с выходом усилителя сигнала ошибки (выходной сигнал ко горого пропорционален разности между напряжением, вырабатьтаемым цепью обратной связи, и напряжением 1.25 В источника опорного напряжения). Когда уровень пилообра зного напряжения достигает уровня выходного сигнала усилителя ошибки, компаратор q)a6aibiBaeT и выдает сигнал отключения КМОП-транзистора (КМОПТ), который приходит через вентиль ИЛИ, ШИМ-Tpnrrq), вентиль И-НЕ в предоконечш>гй каскад управления. Рассмотрим работу схем самозащиты. КМОПТ-ключ имеет отвод, благодаря которому лишь малая часть общего тока стока протекает через встроенный в кристалл токонзмерптельньгй резистор Rsense- Напряжение, падающее на этом резисторе, поступает на компаратор схемы ограничения тока, и если ток стока превысит примерно 300 мА, то произойдет быстрое запирание КМОП-транзистора. Во в горой секции ИС имеются схемы блокировки, срабатывающие при чрезмер- 0 ... 3 4 5 6 7 8 9 ... 89
|
