https://www.high-endrolex.com/35

»мпульсные преобразователи напр€жени€

»мпульсные преобразователи напр€жени€
Ќеотъемлемой частью любого электронного устройства €вл€етс€ сетевой блок питани€. ѕо основным своим характеристикам, он должен обеспечивать необходимый уровень выходного напр€жени€ и тока, иметь минимальный уровень пульсаций, хороший отвод тепла и обеспечивать надЄжную работу устройства на прот€жении длительного времени.  роме того, блок питани€ должен иметь минимально возможные габариты и массу - это особенно актуально дл€ портативных переносных приборов и аппаратуры.


 лассические схемы блоков питани€ построены по следующему принципу Ц понижающий трансформатор, выпр€митель, сглаживающий фильтр и стабилизатор выходного напр€жени€ (рис.1).

2014-11-04 17-08-39 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис.1. —труктурна€ схема блока питани€


ќсновными недостатками таких блоков €вл€ютс€ большие габариты, низкий коэффициент полезного действи€ вследствие теплового рассеивани€ мощности на выходном стабилизаторе. ѕоэтому, в последнее врем€ всЄ чаще примен€ют импульсные стабилизаторы. ќни позвол€ют значительно увеличить  ѕƒ блока питани€, однако, не избавл€ют от таких громоздких элементов, как понижающий трансформатор и сглаживающий фильтр, в качестве которого примен€ют электролитический конденсатор большой емкости Ц от 1000 мк‘ и выше. ќсобенно это актуально в устройствах, которые потребл€ют небольшой ток Ц до 300 мј. ¬ них зачастую габариты блока питани€ в несколько раз превышают вес и габариты собственно самого устройства.  роме того, Ђтрансформаторныеї блоки питани€ очень чувствительны к повышенному напр€жению в питающей сети. ѕри повышенном напр€жении они интенсивно нагреваютс€, что может привести к возгоранию трансформатора Ц поэтому, многие производители снабжают их Ђтермопредохранителемї, который должен разорвать сетевую обмотку в случае достижени€ трансформатором критической температуры. ќтсюда получаем ещЄ один недостаток таких блоков питани€ Ц узкий диапазон входного напр€жени€. ≈сли при повышенном входном напр€жении можно получить перегрев трансформатора, о чЄм говорилось выше, то при пониженном напр€жении блок питани€ попросту не обеспечит заданных параметров выходного напр€жени€.


ѕоэтому, здесь мы остановимс€ на импульсных преобразовател€х напр€жени€, которые позвол€ют построить бестрансформаторные блоки питани€ с широким диапазоном входного напр€жени€ и минимальными габаритами и массой. ¬ качестве примера рассмотрим линейку LinkSwitch-TN LNK302 Ц LNK306, выпускаемых компанией Power Integrationws. —емейство LinkSwitch-TN разработано специально дл€ замены всех линейных и на конденсаторных балластах неизолированных источников питани€ с током нагрузки до 360 мј при равной себестоимости системы, но предлага€ более высокую эффективность и качество функционировани€. 


—реди за€вленных производителем возможностей преобразователей LNK302 Ц LNK306 выделим следующие характерные особенности:


- Ёффективна€ по стоимости замена линейных/емкостных источников питани€
- ѕонижающий преобразователь с минимальной стоимостью и числом компонентов
- ѕолностью интегрированные схемы защиты от короткого замыкани€ с автоматическим перезапуском и защиты от обрыва цепи обратной св€зи, что уменьшает количество внешних компонентов
- –абота на частоте 66 к√ц с точным порогом тока, что позвол€ет использовать недорогую индуктивность 1 м√н при токах нагрузки до 120 мј
- ¬ысока€ стабильность и мала€ чувствительность к температуре
- ¬ысокое напр€жение пробо€ 700¬ обеспечивает превосходную стойкость к выбросам на входе
- Ќамного более высока€ эффективность по сравнению с дискретными понижающими преобразовател€ми и пассивными стабилизаторами
- «ащиты от перегрева, короткого замыкани€ выхода и обрыва обратной св€зи
- ѕревосходна€ стабилизаци€ при изменени€х входного напр€жени€ и тока нагрузки даже в типичной конфигурации
- Ўирокий частотный диапазон обеспечивает быстроту включени€ без перерегулировани€
- –абота схемы ограничени€ тока подавл€ет пульсации
- ”ниверсальный входной диапазон напр€жени€ (~85Е265¬)
- ¬строенное ограничение тока и термозащита с гистерезисом
- Ѕолее высокий  ѕƒ. по сравнению с пассивными решени€ми
- ѕоддержка SMD-технологии
- —обственное типичное потребление всего лишь 50/80 м¬т при реализации понижающей топологии при входном напр€жении ~ 115/230¬ без нагрузки (оптронна€ обратна€ св€зь)


–ассмотрим структурную схему преобразователей линейки LinkSwitch-TN (рис.2)

20141104170608»мпульсныепреобразователинапр€жени€LinkSwitchGoogleChromepng.png

–ис.2. —труктурна€ схема преобразователей линейки LinkSwitch-TN 


ѕредставители LinkSwitch-TN содержат 700¬-ый ћќѕ-транзистор, генератор, простую схему управлени€ включением/отключением, высоковольтный импульсный источник тока, генератор плавающей частоты, пошаговое ограничение тока и термозащиту в одной интегральной схеме. Ќапр€жение питани€ беретс€ непосредственно с вывода DRAIN, что исключает необходимость формировани€ напр€жени€ смещени€ и св€занной с этим схемой в понижающих или обратноходовых преобразовател€х. ѕолностью интегрированна€ схема автоматического перезапуска в LNK304-306 безопасно ограничивает выходную мощность при вы€влении аварийных ситуаций, например, короткого замыкани€ или обрыва обратной св€зи, за счет чего снижаетс€ количество внешних компонентов и себестоимость схемы защиты. Ћокальное питание, генерируемое самой »—, позвол€ет использовать оптопару дл€ сдвига уровн€, что позвол€ет улучшить характеристики стабильности выходного напр€жени€ при изменении входного напр€жени€ и нагрузки в понижающих и понижающих/повышающих преобразовател€х.


ћикросхемы LNK выпускаютс€ в двух типах корпусов Ц DIP-8B и SMD-8B (рис.3)

2014-11-04 17-10-06 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис.3. ¬арианты корпусов LinkSwitch-TN 


Ќазначение выводов:


DRAIN (D) - —ток внутреннего силового ћќѕ-транзистора. ¬ыступает в качестве вывода питани€ как при запуске, так и в процессе работы.


BYPASS (BP) - “очка подключени€ внешнего блокировочного конденсатора 0.1 мк‘ дл€ внутреннего источника напр€жени€ 5,8¬.


FEEDBACK (FB) - ¬ процессе нормальной работы данный вывод управл€ет состо€нием силового ћќѕ-транзистора. ¬ключение ћќѕ-транзистора происходит, если ток через данный вывод превышает 49 мкј.


SOURCE (S) - »сток внутреннего силового ћќѕ-транзистора. ¬ыступает в качестве общего дл€ выводов BYPASS и FEEDBACK.


—труктурно-принципиальна€ схема включени€ LNK302 показана на рисунке 4. ќна характеризуетс€ минимальным числом использованных внешних компонентов и €вл€етс€ типовой дл€ всей линейки рассматриваемых микросхем:

2014-11-04 17-10-54 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис.4. —хема включени€ LNK-302 


Ќа рисунке 5 показана принципиальна€ схема со всеми номиналами внешних элементов импульсного преобразовател€ 230¬/12¬-120 мј на микросхеме LNK304. ѕричЄм, данную схему довольно просто пересчитать под другое заданное выходное напр€жение Ц она зависит от номиналов резисторов R1 и R3 и рассчитываетс€ по формуле: Uвых = 1,65(1 + R1/R3). »нтервал входного сетевого напр€жени€ находитс€ в диапазоне 85 Ц 265 ¬, обеспечива€ при этом стабильные 12 посто€нного напр€жени€ на выходе.


“ак как данный блок питани€ работает на частоте примерно 66 к√ц, дл€ фильтрации выходного напр€жени€ достаточно электрического конденсатора емкость 100 мк‘. ќсобое внимание нужно уделить диоду D1 - он должен быть "высокоскоростным" - так называемый ультрафаст-диод. Ќедостаток приведЄнной схемы - это отсутствие гальванической разв€зки с питающей сетью. Ќо к сожалению, это особенность всех бестрансформаторных источников питани€.

2014-11-04 17-11-36 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис.5. ѕринципиальна€ схема блока питани€ на LNK-304


ѕри изготовлении печатной платы блока питани€ на преобразовател€х LNK следует придерживатьс€ определЄнных требований. Ќапример, с целью максимальной помехозащищЄнности подобных схем, производитель советует оставл€ть провод€щее покрытие (фольгу печатной платы) под всей поверхностью микросхемы (рис.6)

2014-11-04 17-11-36 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис.6. ѕечатна€ плата блока питани€ на LNK-304 


ѕодобна€ схема блока применена в одном из авторских проектов Ц ”стройство защиты от перепадов напр€жени€. Ѕлок питани€, используемый в данной разработке, гарантировано выдаЄт стабильное напр€жение 12 при входном напр€жении от 40 до 400¬. Ќо там дополнительно на входе блока питани€ используетс€ конденсаторный делитель, что позволило расширить верхний уровень входного напр€жени€ почти до 500 ¬.  роме того, эксперименты с данным преобразователем показали, что он запускаетс€ при напр€жении значительно меньшим, чем за€влено производителем Ц устойчива€ работа начиналась всего при 30 ¬ на входе.


Ќа основе преобразователей LinkSwitch-TN LNK302 - LNK306 можно создавать компактные бестрансформаторные блоки питани€. ¬ качестве примера на рис. 7 показан такой блок питани€, собранный на макетной плате, котора€ имеет размеры всего 30x30 мм. ѕо схемной реализации он аналогичен блоку питани€, описаному выше - при входном напр€жении 230¬ выходное напр€жение составл€ет 12¬ при токе до 100 мј

2014-11-04 17-22-13 »мпульсные преобразователи напр€жени€ LinkSwitch. - Google Chrome.png

–ис. 7. ћакет блока питани€ 
  • ƒата публикации: 11.01.2011
  • 2460
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 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
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150