2. Описание и принцип работы схемы.

На рис. 1.1 показаны основные элементы полумостовой схемы. Транзисторы VT1–VT4образуют мостовой каскад, который коммутирует верхний вывод первичной (W1) обмотки трансформатораТто к шине напряжения питания (U_in), то к «общему» выводу схемы. ДиодыVD1–VD4 «спасают» транзисторы от остаточных токов трансформатораТпри изменении режима коммутации. Во вторичной обмотке трансформатора включен выпрямительVD5-VD8иLС-фильтр, на выходе которого имеется напряжениеU_out.

Рис. 1.1. Схема мостового преобразователя

При анализе схемы мы будем считать, что транзисторы представляют собой идеальные ключи, а диоды имеют нулевое падение напряжения. В случае, если индуктивный ток i_Lне прерывается, выходное и входное напряжения преобразователя будут связаны следующим соотношением:

где W₂=W₂₁=W₂₂.

В режиме непрерывного тока дросселя, выходное напряжение зависит только от значения коэффициента заполнения и величины входного напряжения. Соответственно различают два режима работы мостового каскада: с трапецеидальным входным током (при условии непрерывности тока дросселя L) и с треугольным выходным током (при условии прерывности тока дросселяL).

На рис. 1.2 показаны графики, отражающие оба режима работы преобразователя.

Рис. 2.2. Графики, отражающие режимы работы мостового преобразователя:

а) с непрерывным током выходного дросселя;

б) с прерывистым током выходного дросселя.

Допускаемое напряжение «сток-исток» силовых транзисторов VT1-VТ4в мостовой схеме должно быть не меньше напряжения питания. Для создания надежной схемы лучше выбрать транзистор с запасом по напряжению в 150...200 В.

Максимальный ток стока транзисторовVТ1-VТ4:

где η– КПД преобразователя,i_μ– ток намагничивания индуктивности первичной обмотки.

3. Выбор системы управления.

Учитывая современное развитие элементной базы радиоэлектронных устройств и компонентов, наиболее целесообразным для построения системы управления импульсных преобразователей является применение микросхем ШИМ-контроллеров, собранных в одном корпусе. Это необходимо для того, чтобы уменьшить стоимость и габариты, как системы управления, так и преобразователя в целом. Поэтому, для данного курсового проекта в качестве системы управления было решено использовать ШИМ-контроллер TL494 фирмыTexasInstruments.

Структурная схема микросхемы приведена на рис. 3.1.

Рис. 2.1. Структурная схема микросхемы TL494

Специально созданные для управления ИВП микросхемы TL493/4/5 обеспечивают разработчику расширенные возможности при конструировании схем управления ИВП. Приборы TL493/4/5 включают в себя усилитель ошибки, встроенный регулируемый генератор, компаратор регулировки "мертвого" времени, триггер управления, прецизионный ИОН на 5 В и схему управления выход­ным каскадом. Усилитель ошибки выдает синфазное напряжение в диапазоне -0.3...(V_CС - 2) В. Компаратор регулировки "мертвого" времени имеет постоянное смещение, которое ограничивает минимальную длительность "мертвого" времени величиной поряд­ка 5%.

Допускается синхронизация встроенного генератора при помо­щи подключения вывода R_T к выходу опорного напряжения и подачи входного пилообразного напряжения на вывод С_T, что используется при синхронной работе нескольких схем ИВП (рис. 3.1).

Независимые выходные формирователи на транзисторах обес­печивают возможность работы выходного каскада по схеме с общим эмиттером либо по схеме эмиттерного повторителя. Выход­ной каскад микросхем TL493/4/5 работает в однотактном или двухтактном режиме с возможностью выбора режима с помощью специального входа. Встроенная схема контролирует каждый вы­ход и запрещает выдачу сдвоенного импульса в двухтактном режиме.

Особенности микросхемы TL494:

• Полный набор функций ШИМ-управления;

• Выходной втекающий или вытекающий ток каждого выхода – 250 мА;

• Возможна работа в однотактном или двухтактном режиме;

• Встроенная схема подавления сдвоенных импульсов;

• Широкий диапазон регулировки;

• Выходное опорное напряжение – 5 В±5%;

• Просто организуемая внешняя синхронизация.