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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Générateurs principaux d'alimentations à découpage. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Alimentations Lors de la conception de convertisseurs de tension à impulsion push-pull, il est nécessaire de prendre des mesures pour empêcher le passage du courant dans les transistors de commutation. Il est possible d'assurer le fonctionnement normal des convertisseurs si un signal de forme particulière (autre qu'un méandre) est généré pour contrôler les transistors. Lors de la conception d'alimentations à découpage (UPS) fonctionnant à des fréquences plus élevées, l'attention principale est portée à garantir leur fiabilité et leur haut rendement. Les onduleurs push-pull ont précisément ces qualités [1]. Cependant, sans prendre des mesures particulières pour éliminer le courant traversant, il est impossible d'obtenir un fonctionnement stable des unités avec un rendement acceptable (80 %). Le courant traversant dans les UPS push-pull est dû au temps de coupure fini (non nul) des transistors de commutation. Le fait est que le temps de désactivation (toff) des transistors les plus puissants utilisés dans les UPS est compris entre 1,5 et 8 μs et que leur temps d'activation (ton) est environ dix fois inférieur. Cela conduit au fait qu'à une fréquence accrue, la forme du courant dans les circuits collecteurs est déformée et devient différente d'un méandre. De ce fait, la durée des impulsions de courant augmente et leur pente diminue, notamment lors de la décroissance. En figue. La figure 1 montre la forme actuelle de la base des transistors UPS (schémas a et b) et de leur collecteur (c et d). D'après les diagrammes, on peut voir que lorsque le courant IK1 diminue, le courant IK2 augmente, ce qui conduit justement à l'apparition d'un courant traversant. Dans les diagrammes c et d, la ligne pointillée montre le courant traversant lors des montées et des descentes des impulsions de courant des collecteurs des transistors de commutation.
Une méthode radicale d'élimination par courant est la formation dans des oscillateurs maîtres (MG) d'impulsions différentes du méandre et comportant des pauses (tp), dont la durée, en première approximation, est égale à tp = toff - ton. Cependant, en pratique, les temps d'activation et de désactivation sont différents même pour deux transistors identiques. Cela dépend de la tension de la source d'alimentation primaire, de la température de jonction, du courant du collecteur, etc. Par conséquent, la durée de la pause doit être supérieure à la valeur spécifiée, ou mieux encore, réglable. Le but de cet article est de proposer les méthodes les plus simples pour générer des impulsions dans la MG, adaptées au contrôle d'un UPS. Il contient des schémas Go de complexité variable, offrant une durée de pause fixe et réglable. L'appareil dont le schéma est représenté sur la Fig. 2, permet de générer une séquence d'impulsions avec une pause réglable. Le générateur d'horloge est assemblé sur les éléments DD1.1-DD1.3. Il produit des impulsions - un méandre de fréquence double par rapport à la fréquence de commutation des transistors de commutation (Fig. 3, schéma a). Le circuit différenciateur C2R2 génère de courtes impulsions de déclenchement de haut niveau, qui contrôlent le fonctionnement du pilote de durée de pause sur les éléments DD2.1, DD2.2 (Fig. 3, schéma b).
Depuis la sortie du shaper, les impulsions arrivent aux entrées des éléments DD2.3, DD2.4 et du déclencheur DD3.1, qui remplissent la fonction de distributeur d'impulsions. Aux sorties du CG (schémas e, f), se forment des séquences d'impulsions décalées les unes par rapport aux autres de 180°, avec une pause de durée tп. La fréquence d'impulsion à la sortie du générateur est deux fois inférieure à celle à la sortie du générateur d'horloge. La durée de la pause est régulée par la résistance variable R3. Parfois, pour contrôler l'onduleur, il est nécessaire de recevoir des impulsions de faible niveau avec une pause. Dans ce cas, sur le schéma de la Fig. 2 éléments DD2.1, DD2.2 du microcircuit K561LE5 sont remplacés par un élément du microcircuit K561LS2, et au lieu des éléments DD2.3, DD2.4 ils comprennent des éléments ET-OU selon le circuit 2OR. Pour ce faire, il suffit d'appliquer une tension de haut niveau aux broches 9 et 14 du microcircuit K561LS2. S'il est nécessaire d'augmenter la puissance des impulsions et la raideur de leurs montées et descentes, des microcircuits TTL et TTLSh doivent être utilisés dans les étages de sortie de la MG. En figue. La figure 4 montre un schéma de la XNUMXG sur les microcircuits TTLSh.
L'appareil permet de réguler la largeur d'impulsion de la tension de sortie de l'onduleur. L'unité PWM est assemblée sur les éléments DD2.1, VT1, VT2, R3, C3, R5, R6. Les diagrammes de tension sont présentés sur la Fig. 5. Ici : Unop est la tension de commutation de seuil des éléments DD1.4 et DD2.1 ; tпф - durée de pause fixe ; tp - durée de pause réglable ; tir - durée d'impulsion réglable ; t et max, t et min - durée d'impulsion maximale et minimale.
L'intervalle de contrôle de la durée d'impulsion est de 0,2 μs à 18 μs (à une fréquence d'impulsion de sortie de 25 kHz). La durée des impulsions est régulée en modifiant la tension en fonction du transistor VT1, qui connecte la résistance R5 en parallèle avec R6 et modifie ainsi la constante de temps du circuit différenciateur C3R6. La résistance R7 assure l'hystérésis et empêche l'auto-excitation de l'élément DD2.1. La broche Uynp peut être alimentée par un signal de retour du stabilisateur de tension de sortie de l'onduleur. Lors de l'établissement du GB, la résistance R2 fixe la durée de la pause, et la résistance R5 fixe la durée minimale (tn min) des impulsions générées (schéma k). Il convient de noter que l'utilisation du PWM dans les UPS est limitée par le fait que lorsque la durée de l'impulsion diminue jusqu'à moins de t et max/2, l'efficacité de l'UPS diminue fortement, puisque la plupart du temps les transistors de commutation sont dans un état de fonctionnement différent. état insaturé. Par conséquent, l'utilisation d'un onduleur avec stabilisation de tension de sortie SHI est limitée à la charge minimale, généralement au moins 10 % de la charge nominale. Le 6G (Fig. 561) est intéressant, qui permet de régler la durée de la pause sans réglage de l'heure des circuits de différenciation à l'aide des compteurs K8IE561 (K9IEXNUMX). La durée de la pause peut être réglée discrètement en modifiant la fréquence du générateur d'horloge et le coefficient de division du compteur dans les limites indiquées dans le tableau pour la fréquence du signal de sortie du générateur 25 kHz. Le tableau montre que la durée de l'impulsion est égale à la période du générateur d'horloge.
Le ZG utilise des microcircuits CMOS dotés de compteurs décimaux avec décodeurs de sortie, mais cela n'exclut pas l'utilisation de microcircuits TTL et TTLSh avec décodeurs de sortie. Le coefficient de division est modifié en connectant le circuit de rétroaction (point e dans le schéma de la Fig. 6) à l'entrée R du compteur et la sortie au distributeur d'impulsions (point e) [2]. La fréquence du générateur d'horloge est ajustée en modifiant les paramètres du circuit R1C1.
Sinon, l'appareil ne diffère pas de ceux décrits ci-dessus. Les diagrammes de tension aux points du circuit sont présentés sur la Fig. 7 pour la fréquence des impulsions de sortie du générateur principal est de 25 kHz, la durée de pause est de 4 µs avec un facteur de division de 5.
En principe, dans toutes les MG considérées (à l'exception des MG avec une durée de pause discrètement variable, Fig. 6), il est possible d'appliquer un contrôle PID pour introduire un signal de retour de la sortie de l'UPS vers l'unité de contrôle de pause, fournissant une limitation correspondante de la durée d'impulsion minimale et maximale. Pour isoler galvaniquement la tension de sortie de l'onduleur de la source de tension primaire via le circuit de retour, il est plus pratique et simple d'utiliser des comparateurs en combinaison avec des optocoupleurs comme méthode la plus simple et la moins chère. Cependant, l'utilisation de PWM conduit à la complexité du filtre dans le circuit DC en sortie, ce qui annule parfois les indicateurs de poids, de taille et économiques, en particulier avec des UPS de faible puissance et l'exigence d'un faible facteur d'ondulation de la tension de sortie. littérature
Auteur : V.Kozelsky
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