4. Разработка схемы управления.
Система управления предназначения для формирования импульсов управления силовыми ключами преобразователя, осуществления ручного или автоматического управления, световой или звуковой индикации режимов работы, обеспечения защиты самого преобразователя от коротких замыканий.
В настоящее время широко применяют системы управления на базе современных импортных микроконтроллерах, хорошо зарекомендовавшие себя в этой области, где необходимо выполнение сложного логического алгоритма с параллельной индикацией режима работы.
Множество фирм производят интегральные микросхемы для источников электропитания ключевого типа. Опыт работы с различными управляющими микросхемами и их анализ показали, что наиболее приемлемыми из них являются следующие ШИМ четвертого и более поздних поколений. Каждая их этих микросхем содержит узлы управления для стабилизации источника электропитания, в которые входят: стабилизированный источник опорного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, генератор, собственно широтно-импульсный модулятор, управляющий триггер, два противофазных ключа и схема введения паузы. Использование стробирующего импульса, запирающего оба выхода микросхемы, гарантирует невозможность появления одновременно двух выходных сигналов в процессе переключения силовых ключей.
Выбираем микросхему типа SG3524 с параметрами:
- Напряжение питания до 40 В;
- Выходной ток коллектора – 100 мА;
- Максимальная частота – 300 кГц;
- Длительность импульса – 0÷45% каждого выхода;
- Коэффициент усиления операционного усилителя – 80дБ при разомкнутой ОС;
- Рассеиваемая мощность 1 Вт;
- Корпус –DIP16;
Рисунок 4.1 – Расположение выводов SG3524 
Рисунок 4.2 — Структурная схема ШИМ-контроллера SG3524 
Рисунок 4.3 — Типовая схема включения SG3524 в составе двухтактного преобразователя со средней точкой Схема включения ШИМ контроллера изображена на рисунке 4.4. 
Рисунок 4.4 Краткое описание принципа работы микросхемы: На вход 2 подается опорное напряжение, получаемое с внутреннего источника опорного напряжения 5 В. На вход 1 подается напряжение обратной связи. Выход усилителя рассогласования выведен (вывод 9) из микросхемы для установки элементов обратной связи (коэффициент рассогласования, корректирующие цепи). По рекомендации на микросхему, на вывод 9 вешается цепь из последовательного включения резистора 20 кОм и емкости 1 нФ, от самовозбуждения ОУ. Частота выходных импульсов задается внешними навесными элементами на выводах 6 и 7. Резистор R7 выбираем типа МЛТ-0,125-20 кОм. Конденсатор С4 выбираем типа КМ-6-1 нФ. При подаче на вывод 10 SD напряжения превышающего значение 1,4В, выходы ключей отключаются — относительная длительность импульса равна нулю. Рассчитаем элементы, задающие частоту генерации. Так, как мертвое время определяет максимальную гамму, то используя характеристики на микросхему зададим его равным 2 мкс, тогда Сt = 5нФ. Выбираем конденсатор керамический типа КМ6-4,7 нФ. Исходя из известных значений частоты 15 кГц, и емкости конденсатора найдем значение резистора: 
кОм; где f в кГц, Rt в кОм, Ct в мкФ. Резистор R8 выбираем типа МЛТ-0,125-16кОм. Рассчитаем резисторы R9,R10 для задания тока включения для оптрона драйвера управления на 10 мА. 
кОм; Резистор R9 и R10 выбираем типа МЛТ-0,125-1,5 кОм. Резистор R1 и R2 выбираем соответственно типа МЛТ-0,125-4,7 кОм и СП5-1-10 кОм. В качестве транзисторного оптрона выбираем микросхему TLP521-1 c параметрами: коэффициент передачи по току – 600%, напряжение коллектор эмиттер – 55 В, максимальный выходной ток 50 мА, напряжение изоляции 2,5кВ, корпус PDIP4. Рассчитаем элементы необходимые для обеспечения заданной ТЗ точности и динамических свойств САР. Для того чтобы резисторы обратной связи встроенного дифференциального усилителя не влияли на сопротивление делителя напряжения, ставим операционный усилитель, имеющий большое входное сопротивление для сигнала датчика напряжения. Усилитель подключаем по схеме простого повторителя. В качестве операционного усилителя выбираем микросхему импортного производства типа LM311N с параметрами: Напряжение питания 1.5÷15 В, напряжение смещения 2÷7 мВ, входной ток 100÷200 нА, ток выхода 50 мА, ток потребления 7,5 мА, корпус PDIP8.
ШИМ-контроллеры STMicroelectronics
AC/DC-, DC/DC-преобразователи малой, средней и высокой мощности, источники питания бытовой аппаратуры, мощные зарядные устройства, блоки бесперебойного питания и т.п. – это далеко не полный перечень изделий, в которых широко используются ШИМ-контроллеры компании STMicroelectronics (www.st.com). В предлагаемой статье помимо описания основных характеристик и параметров этих ИС, типовых схем включения и областей применения приведены общие базовые принципы построения импульсных источников питания средней и высокой мощности.
На сегодняшний день разработано около 14 различных топологий импульсных источников питания (табл. 1). Каждая обладает уникальными свойствами, позволяющими использовать ее для решения своего круга задач.
Таблица 1. Базовые топологии схем, применяемые при построении импульсных источников питания
| Топология | Схема | Мощность, Вт |
Область применения | Особенности |
|---|---|---|---|---|
| Обратноходовый (flyback) |
до 300 | Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.), мощные зарядные устройства и внешние блоки питания. | Простота схемы, низкая стоимость | |
| Прямоходовый (feed forward) |
до 300 | Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.), мощные зарядные устройства, внешние и встроенные блоки питания. | Пониженный уровень помех, повышенная эффективность при низких выходных напряжениях | |
| Резонансный (resonance) |
до 300 | Источники питания бытовой аппаратуры (TV, DVD и т.п.) | Высокая рабочая частота и как следствие — малые габариты, простота фильтрации помех | |
| Двухтактный (push-pull) |
100. 5000 | Внешние и встраиваемые источники питания для бытовой, промышленной и автомобильной аппаратуры | Пониженный уровень помех | |
| Полумостовой (half-bridge) |
100. 1000 | Внешние и встраиваемые источники питания (например, компьютеры) | Малые габариты Пониженный уровень помех |
|
| Мостовой (full-bridge) |
100. 3000 | Блоки бесперебойного питания, зарядные устройства | Повышенный КПД |
Сегодня «сердцем» практически любого современного трансформаторного импульсного источника питания средней и высокой мощности является специализированная ИС, управляющая работой внешнего силового транзистора/транзисторов. В подавляющем большинстве таких источников используется несколько режимов управления работой силовых транзисторов: широтно-импульсный (PWM — ШИМ), частотно-импульсный (FPM — ЧИМ), квазирезонансный (QR). Также зачастую с целью повышения КПД используется смешанный режим: ЧИМ или квазирезонансный режимы — на низкой выходной мощности, а ШИМ — на средних и больших мощностях.
Задачи и функции ШИМ-контроллеров сводятся не только к управлению внешними силовыми транзисторами и поддержанию выходного напряжения на требуемом уровне с заданной погрешностью. В действительности в перечень этих функции в обязательном порядке входят:
контроль состояния ключевых транзисторов (ограничение тока и скважности импульсов управления);
плавный запуск после подачи питания (плавный пуск);
контроль уровня входного напряжения и его «провалов» и «выбросов»;
защита от пробоя силового трансформатора и выходным цепей выходного выпрямителя;
контроль температуры самого контроллера (реже и силовых транзисторов).
Условно все производимые ШИМ-контроллеры STMicroelectronics (табл. 2) можно разделить на три группы: управление по напряжению, управление по току и смешанное управление.
Таблица 2. Краткие характеристики и параметры ШИМ-контроллеров STMicroelectronics
| Наимено- вание |
Режим управления |
Входное напря- жение, В |
Выходное напря- жение, В |
Макс. выход- ной ток, А |
Макс. частота регули- рования, кГц |
Скваж- ность, % |
Корпус | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Макс. | Мин. | Макс. | ||||||
| SG2525A | Напряжение | 8 | 35 | — | — | 0,5 | 500 | 49 | DIP16/SO16 |
| SG3524 | Напряжение | 8 | 40 | — | — | 0,1 | 300 | 45 | DIP16/SO16 |
| SG3525A | Напряжение | 8 | 35 | — | — | 0,5 | 500 | 49 | DIP16/SO16 |
| L5991 | Ток | 12 | 20 | 4,92 | 5,08 | 1,5 | 100 | 93 | DIP16/SO16 |
| UC2842B | Ток | 11 | 30 | — | — | 1 | 500 | 100 | DIP8/SO8 |
| UC2843B | Ток | 8,2 | 30 | — | — | 1 | 500 | 100 | DIP8/SO8 |
| UC2844B | Ток | 11 | 30 | — | — | 1 | 500 | 50 | DIP8/SO8 |
| UC2845B | Ток | 8,2 | 30 | — | — | 1 | 500 | 50 | DIP8/SO8 |
| UC3842B | Ток | 11 | 30 | — | — | 1 | 500 | 100 | DIP8/SO8 |
| UC3843B | Ток | 8,2 | 30 | — | — | 1 | 500 | 100 | DIP8/SO8 |
| UC3844B | Ток | 11 | 30 | — | — | 1 | 500 | 50 | DIP8/SO8 |
| UC3845B | Ток | 8,2 | 30 | — | — | 1 | 500 | 50 | DIP8/SO8 |
| L6566A | Смешанное | 8 | 23 | 4,95 | 5,05 | 0,8 | 300 | 70 | SO16 |
| L6566B | Смешанное | 8 | 23 | 4,95 | 5,05 | 0,8 | 300 | 70 | SO16 |
| L6668 | Смешанное | 9,4 | 22 | — | — | 0,8 | 105 | 75 | SO16 |
SG2525A/SG3524/SG3525A — серия управляемых напряжением ШИМ-контроллеров (рис. 1) с фиксированной частотой преобразования, специально спроектированных для построения любых типов импульсных источников питания (согласно заявлению компании-производителя) и позволяющих до минимума сократить число необходимых внешних компонентов.
Рис. 1. Назначение выводов ИС SG2525A, SG3525A и SG3524
Это стало возможным благодаря наличию встроенного опорного источника питания (+5,1 В ±1%), возможности управления частотой работы внешней RC-цепью, длительностью интервала «мертвого» времени — одним внешним резистором, длительностью времени плавного старта — одним внешним конденсатором (вывод SOFT-START), встроенным драйверам (±200 мА) для управления внешними силовыми транзисторами или внешним маломощным трансформатором. Помимо всего вышеуказанного, в ИС предусмотрена возможность синхронизации нескольких источников от одного внешнего тактового сигнала (вывод SYNC) и защиты по току внешних силовых транзисторов (вывод SHUTDOWN). Область применения — практически любой DC/DC-конвертер малой и средней мощности (рис. 2 и рис. 3).
Рис. 2. Типовая схема включения SG3524 в составе двухтактного преобразователя со средней точкой
Рис. 3. Типовая схема включения SG3524 в составе обратноходового преобразователя
UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B —популярная серия малогабаритных ШИМ-контроллеров с фиксированной частотой преобразования и управлением током, размещенных в 8-выводных корпусах SO и MiniDIP (рис. 4).
Рис. 4. Назначение выводов ИС серии UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B
Несмотря на то, что она выпускается уже около 10 лет, по-прежнему остается одной из самых востребованных серий в основном благодаря низкой стоимости и высокой надежности, отчасти благодаря простоте реализации. Предназначены для построения однотактных DC/DC-преобразователей с входным напряжением до 8,2. 30 В. Наличие RC-генератора (частота работы до 500 кГц), встроенного мощного драйвера (±200 мА) для управления внешним полевым или биполярным транзистором, встроенного термостабилизированного опорного источника +5 В ± 1% позволяют строить на основе ИС этой серии обратноходовые источники питания с необходимым набором защитных функций — защита от перенапряжения на входе, защита внешнего силового транзистора по току, температурная защита ИС. Для исключения ложного срабатывания встроенного компаратора по току (Current Sense) из-за возможных помех, возникающих при переключениях внешнего силового транзистора, реализован т.н. режим блокировки компаратора (Leading Edge Blanking) на фиксированное время (около 100 нс) с моментов переключения транзистора (рис. 5).
Рис. 5. Структурная схема ШИМ-контроллеров серии UC2842B/3B/4B/5B и UC3842B/3B/4B/5B
Особенность серии — управление по току внешнего силового транзистора, что позволяет исключить из схемы дополнительные гальванически развязанные цепи обратной связи (оптрон), что позволяет в значительной степени уменьшить габариты и стоимость конечного DC/DC-преобразователя. Кроме того, при построении маломощных преобразователей (до 3 Вт) существует возможность исключения внешнего силового транзистора и использования вместо него встроенный выходной драйвер.
L5991/L5991A — серия ШИМ-контроллеров с управлением по току, высокой частотой работы (до 1 МГц) и повышенной функциональностью (рис. 6).
Рис. 6. Назначение выводов ИС серии L5991/L5991A
К отличительным особенностям ИС этой серии относятся: мощный драйвер с выходным током до 1 А для управления мощным полевым транзистором, программируемый плавный запуск, возможность синхронизации как по входу (Slave), так и по выходу (Master), вход отключения с сокращением тока потребления до 120 мкА, возможность ограничения максимальной скважности внешними RC-цепями, наличие режима Standby, повышающего экономичность (работа с малой нагрузкой или без нее). Серия создана для построения мощных обратноходовых DC/DC-преобразователей.
Для исключения ложного срабатывания встроенного компаратора по току (Current Sense) из-за возможных помех, возникающих при переключениях внешнего силового транзистора, реализован т.н. режим блокировки компаратора (Leading Edge Blanking) на фиксированное время (около 100 нс) с моментов переключения транзистора (рис. 7).
Рис. 7. Структурная схема ШИМ-контроллеров L5991/L5991A
L6566A/L6566B/L6668 — серия многофункциональных ШИМ-контроллеров, специально спроектированных для работы в составе обратноходовых импульсных преобразователей напряжения средней и высокой мощности (рис. 7). Отличительные особенности ИС: два режима работы по выбору — режим с фиксированной частотой (Fixed Frequency — FF) и квазирезонансный режим (Quasi-resonant — QR). Частота работы в режиме с фиксированной частотой, которая определяется номиналами внешней RC-цепи. Дополнительный вход FMOD позволяет работать в режиме модуляции частоты, что позволяет уменьшить помехи от работы источника. В ИС встроен источник питания с высоковольтным входом, предназначенный для начального запуска.
Отдельно стоить отметить особенности работы ИС в квазирезонансном режиме, в котором источник работает на гране режимов непрерывного и прерывистого тока. Для этой цели в силовом трансформаторе должна быть предусмотрена дополнительная обмотка, предназначенная для точного определения момента открытия силового транзистора. В этом режиме достигается максимальная эффективность преобразователя: на малых нагрузках частота работы низкая, а потери на силовом транзисторе минимальны. На средней и большой нагрузке частота работы увеличивается до заданной частоты, определяемой внешней RC-цепью.
L6566A/L6566B/L6668 прежде всего ориентированы на применение в составе одно- и многоканальных AC/DC-преобразователей средней и высокой мощности (рис. 8). Основными приложениями являются внешние блоки питания ноутбуков, бытовой техники, встраиваемые источники питания для промышленной аппаратуры и т.п.
Рис. 8. Типовая схема включения L6668 в составе обратноходового AC/DC-преобразователя
Заключение
На сегодняшний момент семейства ШИМ-контроллеров компании STMicroelectronics уверенно и прочно заняли нишу в ряду недорогих надежных многофункциональных, и в то же время простых в эксплуатации импульсных источников питания малой, средней и большой мощности. В большинстве своем их можно встретить как в обычной бытовой технике (компьютеры, ноутбуки, DVD-проирыватели, ЖК-телевизоры и мониторы и т.п.), так и в сложной промышленной и медицинской аппаратуре. Одной из причин этого стала весьма низкая цена при высокой функциональности в малогабаритных 8- и 16-выводных SO- и DIP-корпусах, высокой надежности с увеличенным жизненным циклом (согласно опыту многих разработчиков). Большая популярность некоторых серий, сохраняющаяся вот уже более десяти лет, дает определенную гарантию производителям источников питания, что ШИМ-контроллеры от STMicroelectronics не будут сняты с производства еще долгие годы.
Sg3524n схема включения как работает
| Текущее время: Вс фев 04, 2024 20:52:46 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Запрошенной темы не существует.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y
Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2024
Tool Electric
Микросхема SG3524 широко распространена, включают в себя все функции, которые необходимы для построения регулируемых источников питания, инверторов. Она также может использоваться как элемент управления мощными нагрузками.
SG3524 были предназначены в основном для использования регуляторов любой полярности, для работы как с трансформатором, так и без трансформатора, это и удвоители напряжения и преобразователей полярности, использующие широтно-импульсную модуляцию (PWM). Микросхема SG3524 включает в себя встроенный регулятор, усилитель ошибки, программируемый осциллятор, триггер с ручным управлением, два выходных транзистора с открытыми эмиттерами и коллекторами, высокоуровневый компаратор и схемы ограничения тока и выключения.
Напряжение питания микросхемы SG3524 составляет от до 40 вольт, диапазон рабочих температур от 0 до 70 градусов по Цельсию. Скважность выходных импульсов до 45%, максимальный ток коллекторов выходных транзисторов до 100 мА на каждый, резистор в цепи генератора может быть от 1,8 до 100 кОм, а конденсатор от 0,001 до 0,1 мкФ. Частота генерации рассчитывается по формуле, где f в килогерцах, C в микрофарадах, а R в килоомах:
Типовые схемы включения микросхемы SG3524 на рисунках ниже:
 |
| Двухтактный преобразователь |
 |
| Однотактный вариант включения |
Полными аналогами микросхемы SG3524 являются: SG3524CD, SG3524CD, SG3524CD, SG3524CD, CA3524E, HA17524, HA17524P, UC3524AD, LM3524N, TA7682P, CA3524, ECG1720, HA17524P, MC3524A, XR3524CP.
