Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ

Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ
Íåîòúåìëåìîé ÷àñòüþ ëþáîãî ýëåêòðîííîãî óñòðîéñòâà ÿâëÿåòñÿ ñåòåâîé áëîê ïèòàíèÿ. Ïî îñíîâíûì ñâîèì õàðàêòåðèñòèêàì, îí äîëæåí îáåñïå÷èâàòü íåîáõîäèìûé óðîâåíü âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è òîêà, èìåòü ìèíèìàëüíûé óðîâåíü ïóëüñàöèé, õîðîøèé îòâîä òåïëà è îáåñïå÷èâàòü íàä¸æíóþ ðàáîòó óñòðîéñòâà íà ïðîòÿæåíèè äëèòåëüíîãî âðåìåíè. Êðîìå òîãî, áëîê ïèòàíèÿ äîëæåí èìåòü ìèíèìàëüíî âîçìîæíûå ãàáàðèòû è ìàññó - ýòî îñîáåííî àêòóàëüíî äëÿ ïîðòàòèâíûõ ïåðåíîñíûõ ïðèáîðîâ è àïïàðàòóðû.


Êëàññè÷åñêèå ñõåìû áëîêîâ ïèòàíèÿ ïîñòðîåíû ïî ñëåäóþùåìó ïðèíöèïó – ïîíèæàþùèé òðàíñôîðìàòîð, âûïðÿìèòåëü, ñãëàæèâàþùèé ôèëüòð è ñòàáèëèçàòîð âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ (ðèñ.1).

2014-11-04 17-08-39 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ.1. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà áëîêà ïèòàíèÿ


Îñíîâíûìè íåäîñòàòêàìè òàêèõ áëîêîâ ÿâëÿþòñÿ áîëüøèå ãàáàðèòû, íèçêèé êîýôôèöèåíò ïîëåçíîãî äåéñòâèÿ âñëåäñòâèå òåïëîâîãî ðàññåèâàíèÿ ìîùíîñòè íà âûõîäíîì ñòàáèëèçàòîðå. Ïîýòîìó, â ïîñëåäíåå âðåìÿ âñ¸ ÷àùå ïðèìåíÿþò èìïóëüñíûå ñòàáèëèçàòîðû. Îíè ïîçâîëÿþò çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èòü ÊÏÄ áëîêà ïèòàíèÿ, îäíàêî, íå èçáàâëÿþò îò òàêèõ ãðîìîçäêèõ ýëåìåíòîâ, êàê ïîíèæàþùèé òðàíñôîðìàòîð è ñãëàæèâàþùèé ôèëüòð, â êà÷åñòâå êîòîðîãî ïðèìåíÿþò ýëåêòðîëèòè÷åñêèé êîíäåíñàòîð áîëüøîé åìêîñòè – îò 1000 ìêÔ è âûøå. Îñîáåííî ýòî àêòóàëüíî â óñòðîéñòâàõ, êîòîðûå ïîòðåáëÿþò íåáîëüøîé òîê – äî 300 ìÀ.  íèõ çà÷àñòóþ ãàáàðèòû áëîêà ïèòàíèÿ â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþò âåñ è ãàáàðèòû ñîáñòâåííî ñàìîãî óñòðîéñòâà. Êðîìå òîãî, «òðàíñôîðìàòîðíûå» áëîêè ïèòàíèÿ î÷åíü ÷óâñòâèòåëüíû ê ïîâûøåííîìó íàïðÿæåíèþ â ïèòàþùåé ñåòè. Ïðè ïîâûøåííîì íàïðÿæåíèè îíè èíòåíñèâíî íàãðåâàþòñÿ, ÷òî ìîæåò ïðèâåñòè ê âîçãîðàíèþ òðàíñôîðìàòîðà – ïîýòîìó, ìíîãèå ïðîèçâîäèòåëè ñíàáæàþò èõ «òåðìîïðåäîõðàíèòåëåì», êîòîðûé äîëæåí ðàçîðâàòü ñåòåâóþ îáìîòêó â ñëó÷àå äîñòèæåíèÿ òðàíñôîðìàòîðîì êðèòè÷åñêîé òåìïåðàòóðû. Îòñþäà ïîëó÷àåì åù¸ îäèí íåäîñòàòîê òàêèõ áëîêîâ ïèòàíèÿ – óçêèé äèàïàçîí âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Åñëè ïðè ïîâûøåííîì âõîäíîì íàïðÿæåíèè ìîæíî ïîëó÷èòü ïåðåãðåâ òðàíñôîðìàòîðà, î ÷¸ì ãîâîðèëîñü âûøå, òî ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè áëîê ïèòàíèÿ ïîïðîñòó íå îáåñïå÷èò çàäàííûõ ïàðàìåòðîâ âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.


Ïîýòîìó, çäåñü ìû îñòàíîâèìñÿ íà èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ íàïðÿæåíèÿ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïîñòðîèòü áåñòðàíñôîðìàòîðíûå áëîêè ïèòàíèÿ ñ øèðîêèì äèàïàçîíîì âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è ìèíèìàëüíûìè ãàáàðèòàìè è ìàññîé.  êà÷åñòâå ïðèìåðà ðàññìîòðèì ëèíåéêó LinkSwitch-TN LNK302 – LNK306, âûïóñêàåìûõ êîìïàíèåé Power Integrationws. Ñåìåéñòâî LinkSwitch-TN ðàçðàáîòàíî ñïåöèàëüíî äëÿ çàìåíû âñåõ ëèíåéíûõ è íà êîíäåíñàòîðíûõ áàëëàñòàõ íåèçîëèðîâàííûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ ñ òîêîì íàãðóçêè äî 360 ìÀ ïðè ðàâíîé ñåáåñòîèìîñòè ñèñòåìû, íî ïðåäëàãàÿ áîëåå âûñîêóþ ýôôåêòèâíîñòü è êà÷åñòâî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ. 


Ñðåäè çàÿâëåííûõ ïðîèçâîäèòåëåì âîçìîæíîñòåé ïðåîáðàçîâàòåëåé LNK302 – LNK306 âûäåëèì ñëåäóþùèå õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè:


- Ýôôåêòèâíàÿ ïî ñòîèìîñòè çàìåíà ëèíåéíûõ/åìêîñòíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ
- Ïîíèæàþùèé ïðåîáðàçîâàòåëü ñ ìèíèìàëüíîé ñòîèìîñòüþ è ÷èñëîì êîìïîíåíòîâ
- Ïîëíîñòüþ èíòåãðèðîâàííûå ñõåìû çàùèòû îò êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ ñ àâòîìàòè÷åñêèì ïåðåçàïóñêîì è çàùèòû îò îáðûâà öåïè îáðàòíîé ñâÿçè, ÷òî óìåíüøàåò êîëè÷åñòâî âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ
- Ðàáîòà íà ÷àñòîòå 66 êÃö ñ òî÷íûì ïîðîãîì òîêà, ÷òî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü íåäîðîãóþ èíäóêòèâíîñòü 1 ìÃí ïðè òîêàõ íàãðóçêè äî 120 ìÀ
- Âûñîêàÿ ñòàáèëüíîñòü è ìàëàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê òåìïåðàòóðå
- Âûñîêîå íàïðÿæåíèå ïðîáîÿ 700 îáåñïå÷èâàåò ïðåâîñõîäíóþ ñòîéêîñòü ê âûáðîñàì íà âõîäå
- Íàìíîãî áîëåå âûñîêàÿ ýôôåêòèâíîñòü ïî ñðàâíåíèþ ñ äèñêðåòíûìè ïîíèæàþùèìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè è ïàññèâíûìè ñòàáèëèçàòîðàìè
- Çàùèòû îò ïåðåãðåâà, êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ âûõîäà è îáðûâà îáðàòíîé ñâÿçè
- Ïðåâîñõîäíàÿ ñòàáèëèçàöèÿ ïðè èçìåíåíèÿõ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è òîêà íàãðóçêè äàæå â òèïè÷íîé êîíôèãóðàöèè
- Øèðîêèé ÷àñòîòíûé äèàïàçîí îáåñïå÷èâàåò áûñòðîòó âêëþ÷åíèÿ áåç ïåðåðåãóëèðîâàíèÿ
- Ðàáîòà ñõåìû îãðàíè÷åíèÿ òîêà ïîäàâëÿåò ïóëüñàöèè
- Óíèâåðñàëüíûé âõîäíîé äèàïàçîí íàïðÿæåíèÿ (~85…265Â)
- Âñòðîåííîå îãðàíè÷åíèå òîêà è òåðìîçàùèòà ñ ãèñòåðåçèñîì
- Áîëåå âûñîêèé ÊÏÄ. ïî ñðàâíåíèþ ñ ïàññèâíûìè ðåøåíèÿìè
- Ïîääåðæêà SMD-òåõíîëîãèè
- Ñîáñòâåííîå òèïè÷íîå ïîòðåáëåíèå âñåãî ëèøü 50/80 ìÂò ïðè ðåàëèçàöèè ïîíèæàþùåé òîïîëîãèè ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè ~ 115/230 áåç íàãðóçêè (îïòðîííàÿ îáðàòíàÿ ñâÿçü)


Ðàññìîòðèì ñòðóêòóðíóþ ñõåìó ïðåîáðàçîâàòåëåé ëèíåéêè LinkSwitch-TN (ðèñ.2)

20141104170608ÈìïóëüñíûåïðåîáðàçîâàòåëèíàïðÿæåíèÿLinkSwitchGoogleChromepng.png

Ðèñ.2. Ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà ïðåîáðàçîâàòåëåé ëèíåéêè LinkSwitch-TN 


Ïðåäñòàâèòåëè LinkSwitch-TN ñîäåðæàò 700Â-ûé ÌÎÏ-òðàíçèñòîð, ãåíåðàòîð, ïðîñòóþ ñõåìó óïðàâëåíèÿ âêëþ÷åíèåì/îòêëþ÷åíèåì, âûñîêîâîëüòíûé èìïóëüñíûé èñòî÷íèê òîêà, ãåíåðàòîð ïëàâàþùåé ÷àñòîòû, ïîøàãîâîå îãðàíè÷åíèå òîêà è òåðìîçàùèòó â îäíîé èíòåãðàëüíîé ñõåìå. Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ áåðåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ñ âûâîäà DRAIN, ÷òî èñêëþ÷àåò íåîáõîäèìîñòü ôîðìèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñìåùåíèÿ è ñâÿçàííîé ñ ýòèì ñõåìîé â ïîíèæàþùèõ èëè îáðàòíîõîäîâûõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ. Ïîëíîñòüþ èíòåãðèðîâàííàÿ ñõåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ïåðåçàïóñêà â LNK304-306 áåçîïàñíî îãðàíè÷èâàåò âûõîäíóþ ìîùíîñòü ïðè âûÿâëåíèè àâàðèéíûõ ñèòóàöèé, íàïðèìåð, êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ èëè îáðûâà îáðàòíîé ñâÿçè, çà ñ÷åò ÷åãî ñíèæàåòñÿ êîëè÷åñòâî âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ è ñåáåñòîèìîñòü ñõåìû çàùèòû. Ëîêàëüíîå ïèòàíèå, ãåíåðèðóåìîå ñàìîé ÈÑ, ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü îïòîïàðó äëÿ ñäâèãà óðîâíÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò óëó÷øèòü õàðàêòåðèñòèêè ñòàáèëüíîñòè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè èçìåíåíèè âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ è íàãðóçêè â ïîíèæàþùèõ è ïîíèæàþùèõ/ïîâûøàþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëÿõ.


Ìèêðîñõåìû LNK âûïóñêàþòñÿ â äâóõ òèïàõ êîðïóñîâ – DIP-8B è SMD-8B (ðèñ.3)

2014-11-04 17-10-06 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ.3. Âàðèàíòû êîðïóñîâ LinkSwitch-TN 


Íàçíà÷åíèå âûâîäîâ:


DRAIN (D) - Ñòîê âíóòðåííåãî ñèëîâîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà. Âûñòóïàåò â êà÷åñòâå âûâîäà ïèòàíèÿ êàê ïðè çàïóñêå, òàê è â ïðîöåññå ðàáîòû.


BYPASS (BP) - Òî÷êà ïîäêëþ÷åíèÿ âíåøíåãî áëîêèðîâî÷íîãî êîíäåíñàòîðà 0.1 ìêÔ äëÿ âíóòðåííåãî èñòî÷íèêà íàïðÿæåíèÿ 5,8Â.


FEEDBACK (FB) -  ïðîöåññå íîðìàëüíîé ðàáîòû äàííûé âûâîä óïðàâëÿåò ñîñòîÿíèåì ñèëîâîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà. Âêëþ÷åíèå ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà ïðîèñõîäèò, åñëè òîê ÷åðåç äàííûé âûâîä ïðåâûøàåò 49 ìêÀ.


SOURCE (S) - Èñòîê âíóòðåííåãî ñèëîâîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà. Âûñòóïàåò â êà÷åñòâå îáùåãî äëÿ âûâîäîâ BYPASS è FEEDBACK.


Ñòðóêòóðíî-ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà âêëþ÷åíèÿ LNK302 ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 4. Îíà õàðàêòåðèçóåòñÿ ìèíèìàëüíûì ÷èñëîì èñïîëüçîâàííûõ âíåøíèõ êîìïîíåíòîâ è ÿâëÿåòñÿ òèïîâîé äëÿ âñåé ëèíåéêè ðàññìàòðèâàåìûõ ìèêðîñõåì:

2014-11-04 17-10-54 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ.4. Ñõåìà âêëþ÷åíèÿ LNK-302 


Íà ðèñóíêå 5 ïîêàçàíà ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà ñî âñåìè íîìèíàëàìè âíåøíèõ ýëåìåíòîâ èìïóëüñíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ 230Â/12Â-120 ìÀ íà ìèêðîñõåìå LNK304. Ïðè÷¸ì, äàííóþ ñõåìó äîâîëüíî ïðîñòî ïåðåñ÷èòàòü ïîä äðóãîå çàäàííîå âûõîäíîå íàïðÿæåíèå – îíà çàâèñèò îò íîìèíàëîâ ðåçèñòîðîâ R1 è R3 è ðàññ÷èòûâàåòñÿ ïî ôîðìóëå: Uâûõ = 1,65(1 + R1/R3). Èíòåðâàë âõîäíîãî ñåòåâîãî íàïðÿæåíèÿ íàõîäèòñÿ â äèàïàçîíå 85 – 265 Â, îáåñïå÷èâàÿ ïðè ýòîì ñòàáèëüíûå 12 ïîñòîÿííîãî íàïðÿæåíèÿ íà âûõîäå.


Òàê êàê äàííûé áëîê ïèòàíèÿ ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå ïðèìåðíî 66 êÃö, äëÿ ôèëüòðàöèè âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ äîñòàòî÷íî ýëåêòðè÷åñêîãî êîíäåíñàòîðà åìêîñòü 100 ìêÔ. Îñîáîå âíèìàíèå íóæíî óäåëèòü äèîäó D1 - îí äîëæåí áûòü "âûñîêîñêîðîñòíûì" - òàê íàçûâàåìûé óëüòðàôàñò-äèîä. Íåäîñòàòîê ïðèâåä¸ííîé ñõåìû - ýòî îòñóòñòâèå ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêè ñ ïèòàþùåé ñåòüþ. Íî ê ñîæàëåíèþ, ýòî îñîáåííîñòü âñåõ áåñòðàíñôîðìàòîðíûõ èñòî÷íèêîâ ïèòàíèÿ.

2014-11-04 17-11-36 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ.5. Ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà áëîêà ïèòàíèÿ íà LNK-304


Ïðè èçãîòîâëåíèè ïå÷àòíîé ïëàòû áëîêà ïèòàíèÿ íà ïðåîáðàçîâàòåëÿõ LNK ñëåäóåò ïðèäåðæèâàòüñÿ îïðåäåë¸ííûõ òðåáîâàíèé. Íàïðèìåð, ñ öåëüþ ìàêñèìàëüíîé ïîìåõîçàùèù¸ííîñòè ïîäîáíûõ ñõåì, ïðîèçâîäèòåëü ñîâåòóåò îñòàâëÿòü ïðîâîäÿùåå ïîêðûòèå (ôîëüãó ïå÷àòíîé ïëàòû) ïîä âñåé ïîâåðõíîñòüþ ìèêðîñõåìû (ðèñ.6)

2014-11-04 17-11-36 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ.6. Ïå÷àòíàÿ ïëàòà áëîêà ïèòàíèÿ íà LNK-304 


Ïîäîáíàÿ ñõåìà áëîêà ïðèìåíåíà â îäíîì èç àâòîðñêèõ ïðîåêòîâ – Óñòðîéñòâî çàùèòû îò ïåðåïàäîâ íàïðÿæåíèÿ. Áëîê ïèòàíèÿ, èñïîëüçóåìûé â äàííîé ðàçðàáîòêå, ãàðàíòèðîâàíî âûäà¸ò ñòàáèëüíîå íàïðÿæåíèå 12 ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè îò 40 äî 400Â. Íî òàì äîïîëíèòåëüíî íà âõîäå áëîêà ïèòàíèÿ èñïîëüçóåòñÿ êîíäåíñàòîðíûé äåëèòåëü, ÷òî ïîçâîëèëî ðàñøèðèòü âåðõíèé óðîâåíü âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïî÷òè äî 500 Â. Êðîìå òîãî, ýêñïåðèìåíòû ñ äàííûì ïðåîáðàçîâàòåëåì ïîêàçàëè, ÷òî îí çàïóñêàåòñÿ ïðè íàïðÿæåíèè çíà÷èòåëüíî ìåíüøèì, ÷åì çàÿâëåíî ïðîèçâîäèòåëåì – óñòîé÷èâàÿ ðàáîòà íà÷èíàëàñü âñåãî ïðè 30  íà âõîäå.


Íà îñíîâå ïðåîáðàçîâàòåëåé LinkSwitch-TN LNK302 - LNK306 ìîæíî ñîçäàâàòü êîìïàêòíûå áåñòðàíñôîðìàòîðíûå áëîêè ïèòàíèÿ.  êà÷åñòâå ïðèìåðà íà ðèñ. 7 ïîêàçàí òàêîé áëîê ïèòàíèÿ, ñîáðàííûé íà ìàêåòíîé ïëàòå, êîòîðàÿ èìååò ðàçìåðû âñåãî 30x30 ìì. Ïî ñõåìíîé ðåàëèçàöèè îí àíàëîãè÷åí áëîêó ïèòàíèÿ, îïèñàíîìó âûøå - ïðè âõîäíîì íàïðÿæåíèè 230 âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ñîñòàâëÿåò 12 ïðè òîêå äî 100 ìÀ

2014-11-04 17-22-13 Èìïóëüñíûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ LinkSwitch. - Google Chrome.png

Ðèñ. 7. Ìàêåò áëîêà ïèòàíèÿ 
  • Äàòà ïóáëèêàöèè: 11.01.2011
  • 2441
ÎÎÎ «ÄÅËÎÂÛÅ ÑÈÑÒÅÌÛ ÑÂßÇÈ»
Îòðàñëåâîé èíôîðìàöèîííî-àíàëèòè÷åñêèé ïîðòàë, ïîñâÿù¸ííûé ýíåðãåòèêå Áåëàðóñè. Àêòóàëüíûå íîâîñòè è ñîáûòèÿ. Ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ î êîìïàíèÿõ, òîâàðû è óñëóãè.
220013
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü
Ìèíñê
óë. óë. Á. Õìåëüíèöêîãî, 7, îôèñ 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

191611654
5
5
1
150
150