Принципиальная схема приведена на рис.3. и содержит ряд особенностей.
Двухобмоточный дроссель L3 и конденсатор С12 (сохранены оригинальные позиционные обозначения элементов) снижают проникновение синфазных высокочастотных помех из первичных цепей преобразователя, а дроссели L3 и L2 и конденсаторы С5 и С15 ослабляют помехи от импульсов зарядного тока конденсатора С7 и импульсов тока через первичную обмотку трансформатора.
Термистор RT1 уменьшает бросок зарядного тока С7 в момент включения преобразователя. Конденсатор С6, включенный параллельно демпфирующему стабилитрону D2, снижает рассеяние мощности на нем.
Резисторы R14 и R15, установленные между плюсом накопительного конденсатора С7 и выводом L микросхемы U1, обеспечивают выключение преобразователя при превышении напряжения постоянного тока на его входе порога 450В и исключение “дребезга” выходного напряжения во время включения и выключения преобразователя при плавном увеличении и уменьшении напряжения на конденсаторе С7.
Рис.3.
Установка двух резисторов последовательно (как и R5, R6) позволяет использовать более дешевые и допускающие меньшее рабочее напряжение компоненты мощностью 0,25 Вт.
При увеличении входного напряжения преобразователь начинает работать при 100В, а при уменьшении будет работать пока поддерживается выходное напряжение или при достижении входным уровня 40В в зависимости от того, что наступит раньше.
Резисторы R5, R6 и R12, подключенные к выводу X микросхемы U1, обеспечивают точное слежение пикового значения тока через микросхему в зависимости от входного напряжения, что особенно важно при максимальной нагрузке и минимальном напряжении на входе.
Это позволяет использовать трансформатор минимальных габаритов и с максимальной индуктивностью первичной обмотки для заданной выходной мощности при исключении насыщения сердечника во время включения преобразователя или при переходных процессах в нагрузке.
Особенностью вторичной цепи является наличие двух параллельно работающих обмоток, каждая из которых имеет собственный выпрямительный диод -D1 и D5. Активные сопротивления обмоток выравнивают токи через эти диоды. Двухобмоточный дроссель L1 и конденсаторы С4 и С14 сглаживают пульсации выходного напряжения и уменьшают проникновение высокочастотных помех преобразователя в нагрузку.
Стабилизация выходного напряжения и исключение “дребезга” выходного напряжения во время включения и выключения преобразователя при плавном увеличении и уменьшении напряжения на конденсаторе С7. Установка двух резисторов последовательно (как и R5, R6) позволяет использовать более дешевые и допускающие меньшее рабочее напряжение компоненты мощностью 0,25 Вт. При увеличении входного напряжения преобразователь начинает работать при 100 В, а при уменьшении будет работать пока поддерживается выходное напряжение или при достижении входным уровня 40В в зависимости от того, что наступит раньше.
Резисторы R5, R6 и R12, подключенные к выводу X микросхемы U1, обеспечивают точное слежение пикового значения тока через микросхему в зависимости от входного напряжения, что особенно важно при максимальной нагрузке и минимальном напряжении на входе. Это позволяет использовать трансформатор минимальных габаритов. Для получения другого выходного напряжения необходимо пересчитать делитель R4R13R10 и число витков вторичных обмоток трансформатора Т1. Конденсатор С11 является основным элементом, обеспечивающим стабильность цепи авторегулирования, элементы R11, С9, R8 и СЮ также улучшают параметры этой цепи.
Специальный резистор начальной нагрузки в преобразователе отсутствует, поскольку микросхемы TOPSwitch-GX нормально работают без нее, при этом потребляемая от сети мощность составляет около 520 мВт.
Для питания микросхемы U1 по входу обратной связи используется выпрямитель D3R3C8. Резистор R3 обеспечивает фильтрацию выбросов на индуктивности рассеяния первичной обмотки трансформатора, проникающих через емкость между обмотками в цепь указанного выпрямителя. Конденсатор С17 фильтрует пульсации на выводе С микросхемы U1 и совместно с R11 и С11 определяет частоту попыток автозапуска при перегрузке.
Трансформатор Т1 намотан на Ш-образном ферритовом сердечнике FPQ26/20-A TDK PC40. В сердечник введен зазор, ширина которого не приведена, но указано, что он обеспечивает значение AL, равное 0,873 мкГн. Первичная обмотка состоит из двух секций по 9 витков в два провода диаметром 0,4 мм в двойной изоляции. Каждая из вторичных обмоток содержит по три витка и намотана в три провода диаметром 0,4 мм в тройной изоляции. Обмотка для питания цепи обратной связи — два витка полоски медной фольги на всю ширину каркаса, естественно, с изолирующей прокладкой.
Порядок намотки такой — вначале первая секция сетевой обмотки, затем экран из одного незамкнутого витка медной фольги на всю ширину каркаса, поверх экрана две вторичные обмотки рядом, затем обмотка для питания цепи обратной связи, выполняющая также роль экрана и, наконец, вторая секция первичной обмотки. Готовый трансформатор заэкранирован замкнутым витком медной фольги.
Индуктивность первичной обмотки составляет 273 мкГн, индуктивность рассеяния, определенная как половина от индуктивности первичной обмотки при замкнутых остальных — 1,5 мкГн. Микросхема U1 и выпрямительный мост BR1 установлены на П-образный теплоотвод из медной полосы сечением 20x1,5 мм и длиной 137 мм, а диоды D1 и D5 — на Г- образный из такой же полосы длиной 75 мм.
Небольшая площадь теплоотводов определяет жесткий температурный режим элементов преобразователя: при температуре окружающей среды 40 °С микросхема U1 нагревается до 118 °С, диоды D1 и D5— до 110 °С, а трансформатор— до 108 °С.
Рис.4.
Принципиальная схема еще одного преобразователя напряжения на микросхеме TOPSwitch-GX приведена на рис. 4 . Его выходная мощность составляет 30 Вт.
Подключение вывода L микросхемы U1 к плюсу источника питания через резистор R4 сопротивлением 2 МОм обеспечивает четкое отключение преобразователя при снижении входного постоянного напряжения ниже 100В и при превышении уровня 450 В.
Резисторы R1 и R2, подключенные к выводу X микросхемы U1, также как и в предыдущей конструкции, обеспечивают слежение пикового значения тока через микросхему в зависимости от входного напряжения.
Схема преобразователя напряжения мощностью 250 Вт (48В, 5,2 А) без входного выпрямителя приведена на рис. 5. Микросхема TOP249Y использована здесь на пределе своих возможностей, поэтому ее вход X соединен с выводом истока.
Рис.5.
Для гашения довольно большой мощности импульсов на индуктивности рассеяния первичной обмотки служит демпфирующая цепь D1VR1R2R3.
Резисторы R2R3 рассчитаны так, что стабилитрон в нормальном режиме работы рассеивает небольшую мощность. Его основная роль— устранить всплески напряжения повышенной амплитуды при переходных процессах и перегрузке.
Особенностью вторичной цепи является включение элементов D4 и С14 параллельно стабилитронам VR2—VR4, определяющим совместно с падением напряжения на светодиоде оптрона U2 выходное напряжение.
Конденсатор С14 обеспечивает плавное повышение выходного напряжения в момент включения преобразователя. После его зарядки диод D4 закрывается, и С14 не влияет на дальнейшую работу.
Резистор R9 необходим для разрядки конденсатора С14 после выключения преобразователя. Цепочка C13R8 необходима для повышения устойчивости петли обратной связи. Более подробные сведения о параметрах и свойствах микросхем TOPSwitch-GX можно на сайте фирмы Power Integrations[1].
С. Бирюков
Схемотехника №2 2003 г.
Литература:
www.powerint.com
