Régulateur à découpage puissant à haut rendement, 8-16/5 volts 10 ampères. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Votre attention est attirée sur un stabilisateur de tension d'impulsion avec un redresseur synchrone. Son schéma est représenté sur la Fig. 5.39.

Riz. 5.39 (cliquez pour agrandir)

Caractéristiques techniques principales:

• tension d'entrée, V.....8...16 ;
• tension de sortie, V.....5 ;
• courant de charge maximal, A.....10 ;
• amplitude d'ondulation de la tension de sortie, mV, pas plus de ..... 100 ;
• instabilité de la tension de sortie lors de la modification de la tension d'entrée, du courant de charge et de la température ambiante, % de la valeur nominale ..... 2 ;
• plage de température ambiante de fonctionnement, °С.....-10...+70 ;
• fréquence de conversion, kHz.....100 ;
• valeur moyenne du rendement au courant de charge maximal dans toute la plage de variation de la tension d'entrée, %.....90.

Le stabilisateur utilise une puce de contrôle UC3843 d'Unitrode Corp. La puce de contrôle implémente une méthode de largeur d'impulsion pour stabiliser la tension de sortie. Pour ce faire, il comprend un nœud de comparaison au niveau de l'amplificateur opérationnel, une entrée est alimentée par une partie de la tension de référence (2,5 V) et l'autre fait partie de la sortie du diviseur de tension résistif R1, R4. Les éléments R2, C8 sont le circuit correcteur de cet amplificateur. Pendant la régulation, la durée de l'impulsion de sortie commence à diminuer par rapport à l'original, dès que la tension sur la broche 2 du microcircuit dépasse 2,5 V. La fréquence des impulsions reste constante.

Pour protéger le stabilisateur des surintensités, un comparateur à grande vitesse est fourni dans le microcircuit. Un exemple de tension de 1 V de la source intégrée est appliqué à l'une de ses entrées, et une tension proportionnelle au courant traversant le transistor ouvert VT3 est appliquée à l'autre (broche 2).

IRF4905 est utilisé comme élément de puissance - un transistor à effet de champ à canal p d'International Rectifier. Sa résistance à l'ouverture est d'environ 20 mΩ et le délai d'ouverture et de fermeture est d'environ 80 n.s. Le montage redresseur synchrone est réalisé sur les éléments VD2, VT3. Le transistor VT3 - domaine à canal n IRF3205 de la même société - est également sélectionné avec une faible résistance de canal ouvert (8 mΩ). Ensuite, au courant de charge maximal, la chute de tension, au lieu des 0,5 V typiques pour les diodes Schottky, diminuera à environ 100 mV, ce qui réduit également la perte de puissance dans l'ISN dans son ensemble.

Il n'acquiert de telles caractéristiques que lorsqu'il est commandé à partir d'un puissant amplificateur d'impulsions, qui fournit un courant de recharge important (plusieurs ampères) des capacités grille-source et grille-drain. Dans le régulateur de tension considéré, cet amplificateur est réalisé sur des transistors en micromontage VT1. De plus, il inverse le signal de commande généré par la puce DA1.

Le filtre de lissage de sortie est formé par les condensateurs C12 ... C17. Leur nombre (six) et le choix du type sont suffisants pour un filtrage de haute qualité de la tension de sortie sans filtre haute fréquence supplémentaire. Le filtre en forme de U d'entrée est nécessaire pour supprimer les interférences haute fréquence qui se produisent en raison de la nature pulsée du courant consommé par le stabilisateur. Il est devenu possible de réduire les pertes de commutation tout en augmentant l'efficacité du stabilisateur grâce à l'utilisation d'une diode Schottky avec une faible chute de tension et un temps de récupération d'environ 2 μs comme VD0,05.

L'appareil est fabriqué sur des éléments standard, à l'exception des enroulements. La self L1 est enroulée sur un anneau. K10x6x4,5 en permalloy. MP 140 et contient 5 spires de 6 fils PEV-0,5 posés uniformément sur tout le périmètre de l'anneau. Le starter L2 est réalisé sur un anneau K19x11x4,8 du même matériau et contient 12 spires de 10 fils de même diamètre. Le transformateur T1 est enroulé sur un anneau. K10x6x2000 en ferrite 1NM0,2 L'enroulement secondaire est réalisé avec du fil PEV-200 et contient 2 spires réparties uniformément sur tout le périmètre de l'anneau. L'enroulement primaire est un fil traversant le trou de l'anneau dont les extrémités sont reliées, respectivement, au drain du transistor VT3 et à la liaison en courant du drain du transistor VT2 avec la sortie gauche de l'inductance LXNUMX selon circuit. Lors de la connexion d'un transformateur, il est nécessaire d'observer attentivement le bon phasage des enroulements.

Pour un filtrage de haute qualité des interférences haute fréquence, des condensateurs au tantale sans plomb (C1 ... C7, C12 ... C17) dans le boîtier D (condensateurs pour montage en surface) de NEC, Nichicon, TDK, etc. sont utilisés. les condensateurs domestiques, les condensateurs à oxyde K53-28, K53 conviennent -25, K53-22. Certes, les deux derniers types de condensateurs doivent être scellés après l'installation. Le stabilisateur n'a pas besoin d'être ajusté, bien sûr, si son installation se fait qualitativement.

Les particularités du fonctionnement du microcircuit DA1 incluent le fait qu'il "n'aime pas" travailler avec des rapports cycliques des impulsions de commande inférieurs à 2, c'est-à-dire basse tension d'alimentation. Cela se traduit par le fait que les couples d'impulsions de périodes adjacentes ont une durée différente mais constante pour une tension d'alimentation donnée. En fait, cela signifie que la forme de l'ondulation de tension de sortie recevra une autre enveloppe à une fréquence deux fois plus basse que la fréquence de l'oscillateur maître. Cette caractéristique peut être éliminée en connectant entre les bornes 3 et 4 d'une puce de circuit série à partir d'une résistance d'une résistance de 0,1 ... 2 kOhm et d'un condensateur d'une capacité de 1000 ... 10000 pF. Cependant, la fréquence de ces oscillations "parasites" est élevée, n'augmente pratiquement pas l'amplitude des ondulations de tension de sortie et n'affecte pas les propriétés dynamiques du stabilisateur dans son ensemble.

Le régulateur à découpage doit être monté sur une carte de circuit imprimé avec des conducteurs courts et larges. Plus sa taille est petite, moins il y aura d'interférences induites, qui déterminent dans une large mesure la stabilité de l'appareil dans son ensemble. Le transistor VT2 et la diode VD2 sont installés sur un dissipateur thermique d'une surface effective d'au moins 100 cm2, et pour réduire les interférences induites, ces éléments doivent être installés à travers des entretoises isolantes, et le dissipateur thermique lui-même est connecté électriquement au négatif borne des condensateurs C2 ... C7. La sortie droite de l'inductance L2 selon le schéma doit être connectée à la sortie positive du condensateur C12, et la sortie de la résistance R4, droite selon le schéma, à la sortie positive du condensateur C17. Il fournit également une tension de sortie à la charge.

Auteur : Semyan A.P.

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