Проектирование управляющей ИМС для импульсных источников питания по типу TDA16846 (стр. 5 из 11)
С фильтра сетевое напряжение поступает на мостовую схему выпрямителя (диоды D1-D4), выпрямляется и заряжает конденсатор С7.
Преобразователь напряжения выполнен на мощном полевом транзисторе T1 и трансформаторе ТR1 и работает по обратно – ходовому принципу, т.е. в фазе отпирания транзистора T1 (на прямом ходу) происходит накопление энергии в магнитном поле трансформатора ТR1, а в фазе запирания (на обратном ходу) – накопленная энергия передается в нагрузку.
Для ограничения скорости нарастания напряжения на стоке транзистора T1 параллельно первичной обмотке трансформатора ТR1 включен конденсатор С9, что необходимо для исключения помех оказываемых источником питания на приборы.
Нарастающее напряжение на обмотке трансформатора ТR1 после закрывания транзистора T1 трансформируется во вторичные цепи и через выпрямительные диоды подзаряжает сглаживающие конденсаторы фильтров вторичных источников питания – происходит передача накопленной в магнитном поле энергии. По окончанию накопленной энергии напряжение на обмотках трансформатора ТR1 уменьшается, и выпрямительные диоды закрываются. При последующем открывании транзистора T1 происходит накопление очередной порции энергии в магнитном поле трансформатора ТR1.
Регулируя время открытого состояния транзистора T1, можно изменять количество накопленной энергии, отдаваемой в нагрузку, и таким образом осуществлять групповую стабилизацию выходных напряжений.
Энергия, накапливаемая в магнитном поле трансформатора ТR1, поступает с конденсатора С7, который, в свою очередь, подзаряжается от схемы накачки заряда, состоящей из диодов D8, D9, дросселя L8 и конденсатора С8. Схема накачки зарядом позволяет повысить коэффициент мощности, т.е. приблизить форму потребляемого тока из сети переменного тока к форме сетевого напряжения, что благоприятно сказывается на снижении действующего значения тока в электрической сети и уменьшает потери электроэнергии (см. пункт 1 – коррекция коэффициента мощности).
Схема накачки заряда работает следующим образом: во время открытого состояния транзистора T1 происходит накопление магнитной энергии в дросселе L8. При этом количество накапливаемой энергии зависит от напряжения на конденсаторе С7 в каждое очередное отпирание транзистора T1, но так как емкость конденсатора С7 выбрана сравнительно небольшой, то напряжение на конденсаторе С7 оказывается модулированным формой напряжения питающей сети и потребляемый из питающей сети ток на подзарядку конденсатора С7 будет также модулирован сетевым напряжением.
Накопленная в фазе открытого состояния транзистора T1 энергия в индуктивности дросселя L8 передается конденсатору С8 при закрывании транзистора T1. При этом конденсатор С8 перезаряжается током от первичной обмотки трансформатора ТR1.
Заряженный в фазе запертого состояния транзистора T1 конденсатор С8 используется для накачки дросселя L8 при отпирании транзистора T1.
Наличие схемы накачки заряда позволяет также отказаться от ограничителя амплитуды, паразитного выброса напряжения на стоке силового транзистора, обусловленного индуктивностью рассеяния трансформатора ТR1, т.к. вся паразитная энергия этой индуктивности в чистом виде через диод D9 идет на заряд конденсатора С8, а затем, на накачу дросселя L8, следовательно, нет дополнительных потерь мощности.
Для управления транзистором T1 во всех режимах работы и осуществления групповой стабилизации на ИМС IC1 выполнено устройство управления преобразователем напряжения. Главной особенностью данной ИМС является возможность приведения рабочей частоты переключения транзистора в соответствии с величиной сопротивления нагрузки так, чтобы при минимальной нагрузке частота переключения была минимальной, а при возрастании величины нагрузки частота увеличивается. Включение транзистора T1 происходит при минимальном напряжении. Такое включение ИМС наилучшим образом подходит для ИИП с коррекцией коэффициента мощности.
Минимальная рабочая частота (дежурный режим) задается элементами, подключенными к выводу 1 ИМС IC1. Вывод 2 ИМС IC1 используется для имитации тока силового транзистора, а элементы, подключенные на данный вывод, определяют максимально разрешенный ток. Вывод 3 ИМС IC – детектор нуля, запрещает включение транзистора T1 до окончания полной передачи энергии трансформатором в нагрузку. Вывод 4 ИМС IC – выход усилителя ошибки, конденсатор С25 определяет скорость плавного запуска ИМС. Вывод 5 используется для управления напряжением через оптопару IC2. Вывод 6 – компаратор напряжения. Если напряжение на этом выводе превысит величину 1,2В, то работа ИМС IC1 блокируется. Вывод 7 используется для задания фиксированной частоты переключения или для синхронизации ИИП. Вывод 8 – не задействован. Вывод 9 ИМС IC1 – опорное напряжение +5 В. Вывод 10 – компаратор напряжения. Если напряжение на этом выводе превысит величину 1,0В, то работа ИМС IC1 блокируется. Вывод 11– контроль напряжения. Если напряжение на этом выводе ниже 1,0В, то силовой транзистор T1 выключен. Вторая функция данного вывода – коррекция максимального тока накачки силового транзистора T1 по напряжению в сети. Вывод 12 ИМС – общий. Вывод 13 – выход для управления силовым транзистором T1. Вывод 14 ИМС IC1 – питающее напряжение.
3.2 Электрические характеристики микросхемы TDA16846
Электрические характеристики ИМС приведены в таблицах 3.1-3.14.
Если дополнительно не указано, то: -25
<Tj<125 , VCC=12 В.Таблица 3.1 – Параметры цепи запуска ИМС (вывод 14 - VCC).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Ток потребления в выключенном состоянии | I14 | - | 40 | 100 | мкА | 0<VCC<V14ON |
| Ток потребления во включенном состоянии | I14 | - | 5 | 8 | мА | На выходе сигнал низкого уровня |
| Пороговое напряжение включения | V14ON | 14,5 | 15 | 15,5 | В | - |
| Пороговое напряжение выключения | V14OFF | 7,5 | 8 | 8,5 | В | - |
Таблица 3.2 – Параметры источника опорного тока (вывод 2 - PCS).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Основная величина | V2 | 1,45 | 1,5 | 1,55 | В | I2=100 мкА |
| Пиковое значение | V2 | 4,85 | 5 | 5,15 | В | V11=1,2 В |
| Время включения | - | 9 | 10,5 | 11,5 | мкс | V11=1,2 ВC2=220 пФI2=75 мкА |
| Ток смещения | - | -1 | -0,3 | - | мкА | - |
Таблица 3.3 – Параметры цепи обратной связи (вывод 11 - PVC).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Пиковое значение | V2 | 3,8 | 4,1 | 4,3 | В | V11=4,5 В |
| Время включения | - | 6,2 | 7,5 | 8,5 | мкс | V11=1,2 ВC2=220 пФI2=75 мкА |
| Ток смещения повыводу 11 | - | -1,0 | -0,3 | - | мкА | - |
Таблица 3.4 - Цепь управления временем выключения (вывод 1 - ОТС).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Ток заряда | I1 | 0,9 | 1,1 | 1,4 | мА | V3>3 В |
| Ток заряда | I1 | 0,35 | 0,5 | 0,65 | мА | V3<2 В |
| Пиковое значение | V1 | 3,38 | 3,5 | 3,62 | В | - |
| Основная величина | V1 | 1,92 | 2 | 2,08 | В | - |
| Время выключения | TD1MAX | 65 | 72 | 80 | мкс | C1=680 пФR1=100 кОм |
| Ток смещенияпо выводу 1 | - | -1,1 | -0,4 | - | мкА | - |
| Порог сигнала «перехода через нуль» (вывод 3) | - | 15 | 25 | 35 | мВ | - |
| Задержка включения | - | 280 | 350 | 480 | нс | - |
| Ток смещенияпо выводу 3 | - | -2 | -1,2 | - | мкА | V3<25 мВ |
Таблица 3.5 – Параметры усилителя сигнала ошибки (вывод 3, вывод 4 - ЕА).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Порог включения(вывод 3) | VEATH | 4,85 | 5 | 5,15 | В | - |
| Ток смещения | - | - | -0,9 | - | мкА | V3>3 В |
| Ток заряда для плавного запуска | - | -2,5 | -1,8 | -1,2 | мкА | - |
Таблица 3.6 - Вход оптопары (вывод 5).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Диапазон входного напряжения | V5 | 0,3 | - | 6 | В | - |
| Номинал резистора при подключении его к VREF | R1 | 15 | 20 | 25 | кОм | - |
Таблица 3.7 - Цепь синхронизации и стабилизации частоты (вывод 7 - SYN).
| Параметр | Обозначение | Значение | Единица измерения | Примечания | ||
| min | typ | max | ||||
| Частота | - | 78 | 88 | 98 | кГц | C7=470 пФR7=20 кОм |
| Ток заряда | I7 | 1 | 1,3 | 1,6 | мА | - |
| Верхний порог | V7 | 3,5 | 3,6 | 3,7 | В | - |
| Нижний порог | V7 | 1,43 | 1,5 | 1,57 | В | - |
| Время заряда | - | 0,4 | 0,55 | 0,75 | мкс | - |
| Ток смещения повыводу 7 | - | -2,4 | -1,8 | -1,1 | мкА | - |
| Диапазон входного напряжения | V7 | 0,3 | - | 6 | В | - |
Таблица 3.8 – Напряжение выключения ИМС (вывод 14 - SVC).