 |
 |
 |
 |
линейность модуляционной характеристики; время запаздывания сигнала обратной связи; диапазон изменения длительности импульсов (коэффициент заполнения);
предельная рабочая частота;
возможность внешней синхронизации задающего генератора; помехозащищенность;
гальваническая развязка входа от выхода схемы управления; возможность организации разной полярности выходного напряжения;
мягкий запуск;
наличие счетного входа на триггер схемы управления;
многоконтурное управление; /Обеспечение параллельной работы ВПН;
возможность перевода ВПН из режима стабилизации напряжения в режим стабилизации тока;
дистанционное управление с изменением длительности импульсов от максимальных до нуля;
возможность симметрирования импульсов при двухтактном выходе;
исключение возможности подачи управляющих импульсов одновременно на оба плеча инвертора ВПН;
формирование «парных» импульсов при работе схемы управления в двухтактном режиме;
наличие защит (от перегрузки схемы управления и ВПН, от нревышения напряжения на выходе ВПН, от ошибочных подключений к схеме управления напряжений питания и т. д.);
напряжения питания и токи потребления.
Стремление улучшить перечисленные параметры ИСУ прослеживается в разработках последних лет. За рубежом, например в США, насчитываются десятки разновидностей ИСУ, в нашей стране - единицы.
Особенности построения зарубежных интегральных схем управления рассмотрены в работах [89, 90].
Одной из тенденций в развитии ИСУ для ВПН является все более увеличивающееся число устройств специального назначения, предназначенных для решения ряда общих задач в преобразователях. Одним из примеров этой тенденции является ИСУ, обеспечивающая гальваническую развязку в контуре регулирования между вторичной (выходной) и первичной (сетевой) цепями. Используемые обычно для этой цели оптроны не позволяют получить приемлемые характеристики из-<за их чувствительности к температуре и ряду других параметров. Фирма «Unitrode» (США) выпускает ИСУ типа UC1901, использующую амплитудную модуляцию с гальванической разрязкой через трансформатор или конденсатор. Высокая рабочая частота (до 5 МГц) внутреннего генератора ИСУ позволяет свести к минимуму габариты элементов развязки.
Решая задачу мягкого запуска, фирма «Silicon General* в пускает ИСУ типа SG1540. При включении этой ИСУ в перви ную цепь ВПН она уменьшает пусковой ток до 1 мА. ;
В ИСУ с широтно-импульсной модуляцией вводят все боль цифровой логики для синхронизации и управления длительность импульса.
В работе [90] приводятся обширные таблицы выпускаемы ИСУ (отдельно с ОС по напряжению и с дополнительной ОС току). Отмечаются тенденции к снижению начального тока вкл чения, увеличению выходного тока, повышению частоты. Ведуй ся исследования по разработке и выпуску уже в первой полови! не 90-х годов ИСУ на 10 МГц для резонансных ВПН.
Представляет интерес разработка ИСУ с ФПН, у которых из* меняется наклон пилообразных импульсов. Он увеличивается прщ возрастании напряжения ОС и тем самым поддерживается пос-» тоянство коэффициента стабилизации и увеличивается запас ус тойчивости ВПН с такой ИСУ.
Компания Micro Linear, специализирующаяся на биполяр* ных аналоговых матричных интегральных схемах, разработал базовую схему управления для ВПН типа FB3480. Разработчик ВПН получает требуемую схему управления с помощью спецй альной маски для нанесения металлизации. После формирование ШИМ в матричной ИСУ типа FB3480 остается достаточно ком», понентов, из которых можно строить различные схемы контроле и защиты.
В отечественных разработках наборы схем контроля и защи4 ты при использовании ИСУ типа 1114ЕУЗ обеспечиваются час» тично указанной микросхемой, а частично применением внешни "-операционных усилителей, например, серии 140. Существует боль • шое число схемных решений по устройствам контроля и защит от превышения тока нагрузки и КЗ, от превышения и снижени выходного напряжения, от превышения температуры корпусов ра диоэлементов и др., в частности, полученных с участием автор [14, 18, 24, 45, 70, 119]. Имеются сведения, например по [92] об организации схем управления, контроля и защиты на базе ми кропроцессорной техники.
5.4. ВЫВОДЫ
1. В настоящее время ведутся разработки ВПН, в основном, трех классов: импульсные, резонансные, с магнитными усилитеЧ лями.
2. Построение силовой части преобразователей при решении" проблемы повышения их надежности включает в себя задачи исключения: сквозных токов, подмагничивания трансформатора, экс-тратоков включения, перегрузок и КЗ, превышения сверх допустимых значений пиковых мощностей при переключении транзистора.
3. Учитывая несовершенство отечественной элементной базы, можно рекомендовать применение последовательного соединения преобразовательных ячеек по входному постоянному напряжению 300 ...500 В и параллельное их соединение на общем выходном фильтре. Для исключения массового выхода из строя транзисторов в таких ВПН при выходе из строя одного из них целесообразно применение разработанных автором схем защиты на базе токовых трансформаторов.
4. Сформулированы требования к предусилителям (формирователям базового тока) и модуляторам - узлам устройств управления ВПН. Отмечена тенденция при разработке новых интегральных схем к слиянию маломощных схем управления с силовыми транзисторными микросборками.
ГЛАВА 6
ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ВПН
Наличие высокоэффективной элементной базы - одно из главнейших условий создания ВПН с улучшенными показателями. Как указывалось в гл. 5, из-ра нехватки элементов, соответствующих современным мировым достижениям, разработчикам приходится идти на различные ухищрения, усложняющие схемотехнические решения ВПН.
Всю элементную базу для ВПН можно разделить на два класса:
1) силовая инверторов и выпрямителей;
2) маломощная устройств управления, защиты, контроля. Для создания элементной базы второго класса используются
все достижения интегральной технологии. В СССР имеется несколько разработок больших интегральных схем (БИС) для устройств управления, и если бы не трудности с серийным производством, задачу можно было бы считать решенной. В США и других развитых странах разработаны и выпускаются несколько десятков БИС, которые постоянно совершенствуются.
Что касается силовой элементной базы, то ее, в свою очередь, можно разделить на три группы:
1) силовые полупроводниковые приборы - § 6.1;
2) электромагнитные устройства •- § 6.2;
3) конденсаторы - § 6.3.
6.1. СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ Транзисторы
Современные силовые транзисторы подразделяются на биполярные и полевые.
Транзистор в силовом инверторе импульсного преобразовате-
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 [ 34 ] 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53