4. Разработка схемы управления.

Система управления предназначения для формирования импульсов управления силовыми ключами преобразователя, осуществления ручного или автоматического управления, световой или звуковой индикации режимов работы, обеспечения защиты самого преобразователя от коротких замыканий.

В настоящее время широко применяют системы управления на базе современных импортных микроконтроллерах, хорошо зарекомендовавшие себя в этой области, где необходимо выполнение сложного логического алгоритма с параллельной индикацией режима работы.

Управляющие микросхемы.

Множество фирм производят интегральные микросхемы для источников электропитания ключевого типа. Опыт работы с различными управляющими микросхемами и их анализ показали, что наиболее приемлемыми из них являются следующие ШИМ четвертого и более поздних поколений. Каждая их этих микросхем содержит узлы управления для стабилизации источника электропитания, в которые входят: стабилизированный источник опорного напряжения, усилитель сигнала рассогласования, генератор, собственно широтно-импульсный модулятор, управляющий триггер, два противофазных ключа и схема введения паузы. Использование стробирующего импульса, запирающего оба выхода микросхемы, гарантирует невозможность появления одновременно двух выходных сигналов в процессе переключения силовых ключей.

Выбираем микросхему типа SG3524 с параметрами:

• Напряжение питания до 40 В;

• Выходной ток коллектора – 100 мА;

• Максимальная частота – 300 кГц;

• Длительность импульса – 0÷45% каждого выхода;

• Коэффициент усиления операционного усилителя – 80дБ при разомкнутой ОС;

• Рассеиваемая мощность 1 Вт;

• Корпус –DIP16;

Рисунок 4.1 – Расположение выводов SG3524

Рисунок 4.2 - Структурная схема ШИМ-контроллера SG3524

Рисунок 4.3 - Типовая схема включения SG3524 в составе двухтактного преобразователя со средней точкой

Схема включения ШИМ контроллера изображена на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4

Краткое описание принципа работы микросхемы:

На вход 2 подается опорное напряжение, получаемое с внутреннего источника опорного напряжения 5 В. На вход 1 подается напряжение обратной связи. Выход усилителя рассогласования выведен (вывод 9) из микросхемы для установки элементов обратной связи (коэффициент рассогласования, корректирующие цепи).

По рекомендации на микросхему, на вывод 9 вешается цепь из последовательного включения резистора 20 кОм и емкости 1 нФ, от самовозбуждения ОУ. Частота выходных импульсов задается внешними навесными элементами на выводах 6 и 7.

Резистор R7 выбираем типа МЛТ-0,125-20 кОм.

Конденсатор С4 выбираем типа КМ-6-1 нФ.

При подаче на вывод 10 SD напряжения превышающего значение 1,4В, выходы ключей отключаются - относительная длительность импульса равна нулю.

Рассчитаем элементы, задающие частоту генерации.

Так, как мертвое время определяет максимальную гамму, то используя характеристики на микросхему зададим его равным 2 мкс, тогда Сt = 5нФ.

Выбираем конденсатор керамический типа КМ6-4,7 нФ. Исходя из известных значений частоты 15 кГц, и емкости конденсатора найдем значение резистора:

кОм;

где f в кГц, Rt в кОм, Ct в мкФ.

Резистор R8 выбираем типа МЛТ-0,125-16кОм.

Рассчитаем резисторы R9,R10 для задания тока включения для оптрона драйвера управления на 10 мА.

кОм;

Резистор R9 и R10 выбираем типа МЛТ-0,125-1,5 кОм.

Резистор R1 и R2 выбираем соответственно типа МЛТ-0,125-4,7 кОм и СП5-1-10 кОм.

В качестве транзисторного оптрона выбираем микросхему TLP521-1 c параметрами: коэффициент передачи по току – 600%, напряжение коллектор эмиттер – 55 В, максимальный выходной ток 50 мА, напряжение изоляции 2,5кВ, корпус PDIP4.

Рассчитаем элементы необходимые для обеспечения заданной ТЗ точности и динамических свойств САР.

Для того чтобы резисторы обратной связи встроенного дифференциального усилителя не влияли на сопротивление делителя напряжения, ставим операционный усилитель, имеющий большое входное сопротивление для сигнала датчика напряжения. Усилитель подключаем по схеме простого повторителя. В качестве операционного усилителя выбираем микросхему импортного производства типа LM311N с параметрами:

Напряжение питания 1.5÷15 В, напряжение смещения 2÷7 мВ, входной ток 100÷200 нА, ток выхода 50 мА, ток потребления 7,5 мА, корпус PDIP8.