Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Spínané zdroje Jednočinné, dvojčinné, propustné, blokující.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Spínané zdroje Jednočinné, dvojčinné, propustné, blokující."— Transkript prezentace:

1 Spínané zdroje Jednočinné, dvojčinné, propustné, blokující

2 Jednočinné spínané zdroje s cívkami  zvyšující ↑  snižující ↓  invertující  diskrétní  integrované  hybridní  kladné +/+  záporné -/-  invertující +/-  invertující -/+  s jedním pevným napětím  regulovatelné  nestabilizované  s více výstupními napětími  proudové posílení  napěťové posílení  ochranné obvody  pojistky

3 Zvyšující (Step-Up, boost) jednočinný zdroj Během doby t 1 (sepnutý spínač S) se výstupní kondenzátor vybíjí do zátěže a aby se nevybíjel i přes sepnutý spínač S, je oddělen diodou D, která je při sepnutém spínači S polarizována v závěr- ném směru a nevede. Ze zdroje stejnosměrného napětí U IN teče proud I IN přes cívku L a spínač S a energie se akumuluje v magnetickém poli cívky, proud I IN cívkou narůstá až do okamžiku, kdy spínač S rozpíná. V tomto okamžiku cívka chce udržet směr a velikost proudu I IN a vzniká na ní indukované napětí: U ind = - L. dI IN / dt Toto napětí se sčítá ( v době t 2 ) s napětím napájecího zdroje U IN a obě tato napětí v sérii prohánějí proud I OUT do kondenzátoru C OUT a odporu R Z.

4 Vliv dob sepnutí (t 1 ) a rozepnutí (t 2 ) u tohoto zapojení není jednoznačný. S rostoucí dobou t 1 sice roste velikost proudu I IN (a při dI IN / dt = konst. roste i velikost napětí U ind ), ale současně klesá i napětí U out dlouhým vybíjením kondenzátoru C. Naopak s rostoucí dobou t 2 je sice kondenzátor C déle dobíjen, ale pouze v tom případě, že velikost U IN + U ind je větší než U out + U F, kde U F je napětí na diodě v propustném směru, je-li vodivá. Tato podmínka nemusí být vždy splněna. Je tedy patrné, že tento obvod nemůže být navržen tak, aby výstupní napětí bylo nižší, než napětí vstupní. Matematický popis činnosti je dán pro dobu t 1 (sepnut S) vztahem: U IN. t 1 / L = dI IN napětí na cívce a po dobu t 2 : (U IN - U out ). t 2 / L = - dI OUT. přírůstek proudu cívkou indukčnost cívky doba přiložení napětí na cívku

5 Kondenzátor C C a odpor R C kompenzují fázovou charak- teristiku zpětnovazební smyčky tak, aby její přenos byl 180 o, tj. aby zpětná vazba byla záporná a docházelo ke stabilizaci výstupního napětí a ne k rozkmitání zdroje. Průběh proudu C IN je stejný jako proud cívkou L 1 bez stejnosměrné složky a C IN je důležitý pro vlastní funkci zdroje. Absorbuje změny proudu vznikající na vstupu zdroje. Bez vstupního kondezátoru mohou změny proudu při spínání IO společně s parazitní indukčností přívodů vést v konečném důsledku k chybné funkci zdroje. Průběh proudu C OUT je stejný jako proud diodou bez stejnosměrné složky. Efektivní hodnota změn proudu C OUT je rovna výstupnímu proudu, když je výstupní napětí dvojnásobkem vstupního. Tento proud roste, když se vstupní napětí snižuje. U OUT = 1,25 [V]. (1 + R 1 / R 2 ).

6 Zdroj zvyšující záporné napětí - U OUT = - 2,21 [V]. (R 1 / R 2 ) 1)S výhodou napájíme obvod z výstupního napětí, 2)používají se zvláštní obvody pro záporná napětí, 3)společná svorka pro vstup a výstup je kladná, 4)všechny ostatní úvahy jsou shodné.

7 Snižující jednočinný spínaný zdroj Zdroj jen snižující kladné napětí (POSITIVE BUCK) 1) Při sepnutí spí- nače S teče proud z U IN přes S a cívku L do zátěže R Z. 2) Při rozepnutí spí- nače S teče proud z cívky L jako zdroje do zátěže R Z a vra- cí se přes D zpět. 3) Výstupní napětí tedy vždy je menší, než napětí vstupní.

8 Spojitý a nespojitý režim spínaného zdroje Tvar tohoto průběhu proudu cívkou rozhoduje. spojitý režim nespojitý režim

9 Výstupní napětí je dáno vztahem U OUT = 2,21 [V]. (1 +R 1 / R 2 ), kde 2,21 [V] je hodnota referenčního napětí a současně minimální hodnota U OUT. Vstup FBV (feedback voltage) je invertujícím vstupem vnitřního OZ a referenční napětí je připojeno na neinvertující vstup. Spínač S (tranzistor NPN) je mezi svorkami SW a GND

10 Invertující jednočinný spínaný zdroj Když spínač S sepne, je U SW uzel připojen ke vstupnímu napětí U IN a proud I IN prochází přes spínač S do cívky L a zátěž je odpojena. Proud cívkou lineárně roste. Po rozepnutí spínače S proud cívkou L pokračuje stále ve stejném směru (dolů) do zátěže R Z a C OUT a vrací se přes diodu D zpět do cívky. Na zátěži R Z se tedy oproti společnému vodiči objeví záporná polarita výstupního napětí U OUT.

11 Reálné zapojení invertujícího zdroje typu +/- (Positive to Negative Buck / Boost Converter) Obvod je napájen součtem vstupního a výstupního napětí!!! U OUT = - 1,24. ( ) / 1240 = - 11,987 V Dioda D2 kompenzuje úbytek napětí na diodě D1 Hodnoty C1 a R3 nejsou kritické, pokud ve smyčce zpětné vazby není fázový posuv. Pro U IN < 10V je R5 = 0.

12 Reálné zapojení invertujícího zdroje typu -/+ (Negative to Positive Buck / Boost Converter) Zpětnou vazbu je nutno vybavit inverzí = tranzistor. 1) Když vzroste výstupní napětí U OUT, pak proteče větší proud v obvodu R1 – přechod EB tranzis- toru T a tranzistor se více otevře. 2) Průtokem většího proudu I C tranzistoru T roste úbytek na odporu R2 a tedy i potenciál vstupu FBV do kladných hodnot. 3) Integrovaný obvod vyhodnotí vyšší napětí mezi FBV a GND jako vyšší zpětnovazební napětí, snižuje střídu spínání PWM a výstupní napětí klesá.

13 Snižující zdroj s odbočkou na cívce (pro větší snížení U OUT a zvýšení I OUT ) a)Záleží na polaritě diody D1, b)snižující zdroj, kde cívka je autotrans- formátorem c)bez odbočky snižování jen do poměru U IN : U OUT = 3 : 1 1)Při sepnutém S teče proud z U IN přes S, přes celou cívku L 1 do zátěže R Z. 2)Při rozepnutém S teče proud jen z pravé části cívky přes R Z a vrací se přes D 1. Levou částí cívky proud neteče.

14 Výstupní napětí je dáno vztahem: U OUT = U REF. (1 + R 1 / R 2 ). Reálné schema zapojení zdroje s odbočkou na cívce Dvě antisériově zapojené Zenerovy diody D2 a D3 (transily) chrání integro- vaný obvod proti přepětí

15 Spínané zdroje s transformátory Vstup a výstup galvanicky oddělen, vysoká pracovní frekvence, regulace téměř vždy v primáru. Rozdělení na: a) jednočinné – propustné a blokující (akumulační) b) dvojčinné – vždy propustné

16

17 Jednočinný propustný spínaný zdroj

18 Jednočinný blokující spínaný zdroj

19

20 Kombinované zapojení

21 Dvojčinné spínané zdroje

22 Polomost

23

24 Plný most

25 PWM

26 Způsoby zpětné vazby

27

28

29

30


Stáhnout ppt "Spínané zdroje Jednočinné, dvojčinné, propustné, blokující."

Podobné prezentace


Reklamy Google