. : New eShop! - Mobilní verze - Pandatron.cz - Pandatron.sk - Diskuzní fórum - Zakázkový vývoj : .
 
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
16. února 2011 - 7:00 | Robert Kollman | Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem | Komentářů: 5  

Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem

V dalším pokračování seriálu Power Tip si ukážeme zajímavé řešení síťového regulátoru, využívajícího klasického DC/DC kontroléru pro malá napětí.

V tomto díle seriálu Power Tipů bych se rád zaměřil na jednoduchou koncepci síťového napájecího zdroje. Smyslem obvodu je převod vysokého střídavého napětí na mnohem nižší, stejnosměrné napětí, použitelné například v aplikacích moderních měřicích přístrojů. Tedy v tom druhu aplikací, které nevyžadují galvanické oddělení výstupního napětí.

Vstupní AC napětí, které je po usměrnění nižší než 375 VDC, využijeme k získání stabilizovaného stejnosměrného napětí 5 V. Maximální výstupní proud je přitom v řádech několika set mA. Tento typ vysokonapěťových aplikací je obvykle omezen cenou a tedy i potřebou použití minimálního počtu sériově vyráběných součástek. Ideálním řešením by sice mohl být klasický snižující spínaný regulátor. Ten poskytuje velice levné a snadno realizovatelné řešení, avšak je u něho problém ve velmi vysokém vstupním napětí. Pokud by se takový zdroj provozoval v kontinuálním režimu, představoval by činitel plnění přímý poměr mezi vstupním a výstupním napětím. V případě konverze vstupních 400 V na výstupních 5 V by tak musel mít hodnotu pouhých 1,25 procenta. To ale znamená, pokud by se použil regulátor s typickou pracovní frekvencí 100 kHz, vytvoření spínacích pulsů v délce trvání pouhých 125 ns. Zde už ale narážíme na mezní spínací rychlost použitých prvků.


Obr. 1: Využití levného regulačního obvodu v síťovém napájecím zdroji

Na obr. 1 je uvedeno schéma obvodu, který problém s činitelem plnění řeší velmi elegantním způsobem. Základem je spínací kontrolér s konstantní pracovní frekvencí (U1), doplněný o vysokonapěťový snižující výkonový stupeň. Ten je složen z výkonového tranzistoru typu P-FET (Q4), řízeného obvodem z bipolárních tranzistorů (Q2, Q3). Výsledkem je získání napětí 5 V ze vstupních téměř 400 V. Řídicí obvod regulátoru (v našem případě TPS64203) je však klíčovým prvkem celé konstrukce. Jeho velkou předností je velice nízký klidový proud (35 uA), který umožňuje jednoduchý start převodníku s minimálním ztrátovým výkonem na srážecích rezistorech R2 a R3. Druhou předností je pak možnost produkce velice krátkých (600 ns) spínacích pulsů. Díky tomu je možné omezit spínací frekvenci (v kontinuálním režimu provozu) na pouhých zhruba 20 kHz.

Tranzistor Q1 zajišťuje převod nízké úrovně spínacího signálu na vyšší napětí výkonového stupně. Napětí na výstupu obvodu U1 má velikost přibližně 5 V a je vedeno přes rezistor R4, který má přibližně 1 hodnoty rezistoru R5. Úbytek napětí, vznikající na rezistoru R5, je již dostatečně velký pro řízení výkonového tranzistoru vodivosti P-FET. Tranzistor typu FET s P-kanálem byl zvolen záměrně, neboť nám zjednodušuje řídicí obvody. Pokud bychom použili tranzistor N-FET, museli bychom zajistit řídicí napětí s hodnotou převyšující hodnotu napájecího napětí. V opačném případě bychom jnak nemohli zajistit jeho správnou funkci.


Obr. 2: Tranzistor MOSFET (Q4) nám poskytuje dobrou (<50ns) spínací rychlost

Na obr. 2 jsou uvedeny dva průběhy, změřené na výkonovém tranzistoru Q4. Je z nich dobře patrné, že použitím jednoduchého bipolárního budiče můžeme dosáhnout velmi rychlých spínacích časů i na unipolárním tranzistoru. Náběžná a sestupná hrana vstupního signálu na elektrodě Gate, menší než 50 ns, produkuje za tranzistorem spínací časy kratší než 30 ns. Případně může být rychlost ještě zvýšena tím, že zvýšíme řídicí proud tekoucí z/do tranzistoru P-FET. Avšak to je pouze na úkor zvýšení ztrátového výkonu.

Převodní účinnost tohoto zdroje je přibližně 70 procent. To je s ohledem na nízký výstupní výkon (max. 4 W), převod ze 400 V na 5 V a velice jednoduchou a levnou konstrukci, velice dobrá hodnota. Jediné dva nedostatky spočívají v absenci zkratové a přepěťové ochrany. I tak je obvod velice dobře využitelný v celé řadě trvale napájených aplikací.

V příštím pokračování seriálu Power Tip budeme diskutovat o metodě měření fázového rozpětí napájecí smyčky, aniž by se přitom přistoupilo k vnitřním obvodům napájecího zdroje.

Pro více informací o tomto a dalších řešení napájení, navštivte adresu: www.ti.com/power-ca.

Autor: Robert Kollman, Texas Instruments







GooglePlus1 FaceBook Twitter del.icio.us DiGG Google StumbleUpon Google Buzz Email RSS PDF Tisk
Příbuzné články:
Power tipy I - Výběr správné pracovní frekvence spínaného zdroje
Power tipy II - Jak omezit vliv rušení zdroje
Power tipy III - Tlumení vstupního filtru - Díl 1 z 2
Power tipy IV - Tlumení vstupního filtru - Díl 2 z 2
Power tipy V - Záporné napětí ze snižujícího regulátoru
Power tipy VI - Správné měření napájecího zdroje
Power tipy VII - Efektivní napájení výkonových LED
Power tipy VIII - Omezení EMI technikou rozprostřeného spektra
Power tipy IX - Odhad nárůstu teploty výkonových součástek
Power tipy X - Přechodová odezva napájecího zdroje
Power tipy XI - Řešení ztrát v obvodu napájení
Power tipy XII - Maximalizování účinnosti napájecího zdroje
Power tipy XIII - Omezte ztráty v jádře indukčnosti
Power tipy XIV - Zdroj topologie SEPIC zajišťuje vyšší účinnost
Power tipy XV - Levný a výkonný budič LED
Power tipy XVI - Tlumení propustného měniče
Power tipy XVII - Komutační obvod u Flyback regulátoru
Power tipy XVIII - Jednoduché zlepšení stability regulátoru
Power tipy XIX - Snadné získání více záporných napětí
Power tipy XX - Parazitní rezonance v napájecím zdroji
Power tipy XXI - Hlídejte RMS proud kondenzátorů
Power tipy XXII - Vyhněte se častým problémům s chybovým zesilovačem
Power tipy XXIII - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 1
Power tipy XXIV - Převod paralelní impedance na sériovou
Power tipy XXV - Zlepšení regulační odezvy zdroje - část 2
Power tipy XXVI - Přenos vysokofrekvenční energie vodičem
Power tipy XXVII - Paralelní řazení napájecích zdrojů
Power tipy XXIIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 1
Power tipy XXIX - Krátkodobé zvýšení teploty v obvodech MOSFET - část 2
Power tipy XXX - Síťový zdroj s obyčejným obvodem
Power tipy XXXI - Poměr vnitřních odporů v synchronním regulátoru
Power tipy XXXII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 1
Power tipy XXXIII - Pozor na proudy v regulátorech SEPIC – část 2
Power tipy XXXIV - Jednoduchý izolovaný napájecí zdroj
Power tipy XXXV - Omezení parazitní kapacity v transformátorech

Komentáře (5):

Zobrazit starší 30 dnů (5)...



Název příspěvku: Vaše jméno: host
                 
  Zakázat formátování [Zakáže kódování a nahrazování smajlíky.]
Připojit soubory
reklama:
WIZ110SR - RS232
Převodník TCP/IP <-> RS232 s konektory RJ45 i D-Sub
Skladem od 730 Kč

Informace uvedené v článcích jsou platné v době jejich vydání a samotné články jsou určeny pouze jako zdroj informací. Autor článku ani správce webu nenesou žádnou zodpovědnost za případné újmy na majetku a zdraví. Názvy společností a výrobků, loga a další multimediální materiál mohou být ochrannými známkami příslušných společností.
RSS kanály: | |
+420 723 846 377
info@pandatron.cz
Všechna práva vyhrazena | mobilní verze | © Copyright 2000 - 2016 ISSN 1803-6007