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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 스위칭 전원 공급 장치의 마스터 생성기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
푸시풀 펄스 전압 변환기를 설계할 때 스위칭 트랜지스터를 통한 전류 통과를 방지하기 위한 조치를 취할 필요가 있습니다. 트랜지스터를 제어하기 위해 특별한 형태(사행형 제외)의 신호가 생성되면 컨버터의 정상적인 작동을 보장할 수 있습니다. 더 높은 주파수에서 작동하는 스위칭 전원 공급 장치(UPS)를 설계할 때 신뢰성과 높은 효율성을 보장하는 데 주된 주의를 기울입니다. 푸시풀 UPS는 바로 이러한 특성을 갖고 있습니다[1]. 그러나 통과 전류를 제거하기 위한 특별한 조치를 취하지 않으면 허용 가능한 효율(80%)로 장치의 안정적인 작동을 달성하는 것이 불가능합니다. 푸시풀 UPS의 통과 전류는 스위칭 트랜지스터의 유한한(1,5이 아닌) 끄기 시간으로 인해 발생합니다. 사실 UPS에 사용되는 가장 강력한 트랜지스터의 꺼짐 시간(toff)은 8~XNUMXμs 범위에 있고 켜짐 시간(ton)은 약 XNUMX배 더 짧습니다. 이로 인해 주파수가 증가하면 컬렉터 회로의 전류 모양이 왜곡되고 구불구불한 모양과 달라집니다. 결과적으로 전류 펄스의 지속 시간이 증가하고 특히 감소하는 동안 기울기가 감소합니다. 그림에서. 그림 1은 UPS 트랜지스터 베이스(다이어그램 a 및 b)와 해당 컬렉터(c 및 d)의 현재 모양을 보여줍니다. 다이어그램에서 전류 IK1이 감소함에 따라 전류 IK2가 증가하고 이는 정확하게 통과 전류의 발생으로 이어진다는 것을 알 수 있습니다. 다이어그램 c 및 d에서 점선은 스위칭 트랜지스터 콜렉터의 전류 펄스 상승 및 하강 시 통과 전류를 보여줍니다.
통과 전류를 제거하는 근본적인 방법은 구불구불한 것과는 다르고 일시 정지(tp)가 있는 펄스의 마스터 발진기(MG)를 형성하는 것입니다. 이 펄스의 지속 시간은 첫 번째 근사치에서 tp = toff - 톤과 같습니다. 그러나 실제로는 두 개의 동일한 트랜지스터라도 켜지고 꺼지는 시간이 다릅니다. 이는 주 전원의 전압, 접합 온도, 컬렉터 전류 등에 따라 달라집니다. 따라서 일시 중지 기간은 지정된 값보다 길어야 하며 더 좋게는 조정 가능해야 합니다. 이 글의 목적은 UPS 제어에 적합한 MG에서 펄스를 생성하는 가장 간단한 방법을 제안하는 것입니다. 여기에는 고정 및 조정 가능한 일시 중지 기간을 모두 제공하는 다양한 복잡성의 GB 구성표가 포함되어 있습니다. 장치의 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 1.1를 사용하면 조정 가능한 일시 중지로 펄스 시퀀스를 생성할 수 있습니다. 클록 생성기는 DD1.3-DD3 요소로 조립됩니다. 이는 스위칭 트랜지스터의 스위칭 주파수에 비해 두 배 주파수의 구불구불한 펄스를 생성합니다(그림 2, 다이어그램 a). 미분 회로 C2R2.1는 요소 DD2.2, DD3에서 일시 정지 기간 드라이버의 작동을 제어하는 짧은 하이 레벨 트리거링 펄스를 생성합니다(그림 XNUMX, 다이어그램 b).
셰이퍼의 출력에서 펄스는 펄스 분배기의 기능을 수행하는 요소 DD2.3, DD2.4 및 트리거 DD3.1의 입력에 도달합니다. CG의 출력(다이어그램 e, f)에서 펄스 시퀀스가 형성되고 기간 tп의 일시 중지와 함께 서로에 대해 180° 이동됩니다. 생성기 출력의 펄스 주파수는 클록 생성기 출력의 펄스 주파수보다 3배 낮습니다. 일시 정지 기간은 가변 저항 RXNUMX에 의해 조절됩니다. 때로는 UPS를 제어하기 위해 일시 정지와 함께 낮은 수준의 펄스를 수신해야 하는 경우도 있습니다. 이 경우, 그림의 다이어그램에서. K2LE2.1 마이크로 회로의 2.2개 요소 DD561, DD5는 K561LS2 마이크로 회로의 한 요소로 대체되고 요소 DD2.3, DD2.4 대신 2OR 회로에 따라 AND-OR 요소가 포함됩니다. 이렇게 하려면 K9LS14 마이크로 회로의 핀 561와 2에 높은 수준의 전압을 적용하기만 하면 됩니다. 펄스 전력과 상승 및 하강의 가파른 정도를 높여야 하는 경우 MG의 출력 단계에 TTL 및 TTLSh 마이크로 회로를 사용해야 합니다. 그림에서. 그림 4는 TTLSh 마이크로 회로의 XNUMXG 다이어그램을 보여줍니다.
이 장치는 UPS 출력 전압의 펄스 폭 조절을 허용합니다. PWM 장치는 DD2.1, VT1, VT2, R3, C3, R5, R6 요소로 조립됩니다. 전압 다이어그램은 그림 5에 나와 있습니다. 1.4. 여기서: Unop는 DD2.1 및 DDXNUMX 요소의 임계 스위칭 전압입니다. tпф - 고정된 일시 정지 기간; tp - 조정 가능한 일시 중지 기간; tir - 조정 가능한 펄스 지속 시간; t 및 max, t 및 min - 최대 및 최소 펄스 지속 시간.
펄스 지속 시간 제어 간격은 0,2μs ~ 18μs입니다(출력 펄스 주파수 25kHz에서). 펄스의 지속 시간은 저항 R1를 R5과 병렬로 연결하여 미분 회로 C6R3의 시상수를 변경하는 트랜지스터 VT6을 기반으로 전압을 변경하여 조절됩니다. 저항 R7은 히스테리시스를 제공하고 요소 DD2.1의 자체 여기를 방지합니다. Uynp 핀은 UPS 출력 전압 안정기로부터 피드백 신호를 공급받을 수 있습니다. GB를 설정할 때 저항 R2는 일시 중지 기간을 설정하고 저항 R5는 생성된 펄스의 최소 기간(tn min)을 설정합니다(다이어그램 k). UPS에서 PWM의 사용은 펄스 지속 시간이 t 및 max/2 미만으로 감소함에 따라 UPS의 효율성이 급격히 감소한다는 사실로 인해 제한됩니다. 왜냐하면 스위칭 트랜지스터가 대부분의 시간에 있기 때문입니다. 불포화 상태. 따라서 SHI 출력 전압 안정화 기능을 갖춘 UPS의 사용은 최소 부하, 일반적으로 정격 부하의 최소 10%로 제한됩니다. 흥미로운 점은 K6IE561(K8IE561) 카운터를 사용하여 시간 설정 미분 회로 없이 일시 중지 기간을 설정할 수 있는 9G(그림 XNUMX)입니다. 일시 중지 기간은 발생기의 출력 신호 주파수 25kHz에 대한 표에 표시된 제한 내에서 클록 발생기의 주파수와 카운터의 분할 계수를 변경하여 개별적으로 설정할 수 있습니다. 표는 펄스 지속 시간이 클록 생성기의 주기와 동일하다는 것을 보여줍니다.
ZG는 출력 디코더가 있는 십진수 카운터가 있는 CMOS 마이크로 회로를 사용하지만 출력 디코더가 있는 TTL 및 TTLSh 마이크로 회로의 사용을 배제하지는 않습니다. 피드백 회로(그림 6 다이어그램의 e 지점)를 카운터의 입력 R에 연결하고 출력을 펄스 분배기(e 지점)에 연결하면 분주 계수가 변경됩니다[2]. 클럭 발생기의 주파수는 R1C1 회로의 매개변수를 변경하여 조정됩니다.
그렇지 않으면 장치는 위에서 설명한 것과 다르지 않습니다. 회로 지점의 전압 다이어그램이 그림 7에 나와 있습니다. 25의 경우 주 발생기의 출력 펄스 주파수는 4kHz이고 일시 정지 기간은 분할 계수 5에서 XNUMXμs입니다.
원칙적으로 모든 고려된 MG(별도의 가변 일시 정지 기간을 갖는 MG 제외, 그림 6)에서 UPS 출력의 피드백 신호를 일시 정지 제어 장치에 도입하기 위한 PID 제어를 적용하는 것이 가능합니다. 최소 및 최대 펄스 지속 시간. 피드백 회로를 통해 XNUMX차 전압 소스로부터 UPS 출력 전압을 전기적으로 분리하려면 가장 간단하고 저렴한 방법으로 옵토커플러와 함께 비교기를 사용하는 것이 가장 편리하고 간단합니다. 그러나 PWM을 사용하면 출력 DC 회로의 필터가 복잡해지며, 특히 저전력 UPS와 출력 전압의 낮은 리플 계수 요구 사항의 경우 무게, 크기 및 경제성 지표가 무효화되는 경우가 있습니다. 문학
저자: V.Kozelsky
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