Для управления однотактными преобразователями разработано и выпускается большое количество различных интегральных микросхем (ИМС). В проектируемом регуляторе используем ИМС управления однотактными инверторами типа UC3845Р фирмы Motorola. На рис. 5.3 приведена ее структурная схема, а на рис.5.4 представлены осциллограммы сигналов в отдельных ее узлах.
Рис. 5.3 Рис. 5.4
В состав микросхемы входят: задающий генератор с внешними частотозадающими элементами RT и СТ; усилитель сигнала ошибки (УСО); широтно-импульсный модулятор (ШИМ); источник опорного напряжения +5 В (ИОН); выходной усилитель мощности (драйвер) и элементы защиты силового транзистора по току и снижению входного и опорного напряжений.
Задающий генератор (ЗГ) генерирует импульсы, которые управляют работой ШИМ. Конденсатор Ст заряжается от ИОН до напряжения приблизительно 2,8 В, а затем разряжается до напряжения 1,2 В током внутреннего источника. Во время разряда конденсатора Ст генератор формирует блокирующий импульс ud, который определяет время паузы. Дискретно регулировать время паузы можно также изменением емкости Ст. При увеличении Ст время паузы td увеличивается до половины периода колебаний генератора, при этом коэффициент заполнения будет равен 0,5.
После окончания импульса ud схема ШИМ через драйвер формирует выходной сигнал Uвых, который включает внешний IGBT транзистор VT. В результате выходное напряжение ИМС, снимаемое с вывода 6, будет модулированным по длительности.
Для частоты 15 кГц фирмой рекомендуются значения емкости Ст=5нФ; сопротивления RT=22,5 кОм.
Для обеспечения устойчивости преобразователя между выходом и инвертирующим входом УСО включена корректирующая цепь Rf и Cf. По рекомендации производителя микросхемы принимаем Rf=150кОм, а Cf=100нФ (КД-1 100нФ). Сопротивления резисторов делителя, являющегося датчиком выходного напряжения, полагаем равными R1=18кОм и R2=4,7кОм.
В качестве схемы управления IGBT транзистором используется драйвер фирмы International Rectifier IR2127 со следующими параметрами:
– максимальное напряжение питания, 25В;
– напряжение на выходе, 12-20В;
– пульсация выходного тока(Iо+, Iо-), 200/400mA;
– время включения, 200нс;
– время выключения, 120нс.
В драйвере приняты меры по обеспечению необходимого управляющего уровня и создан эквивалент гальванической развязки. Для бутстрепного каскада, используется конденсатор С2 типа К53-14 0,1мкФ 16В и быстродействующий диод VD2 КД2988А.
Ток в цепи нагрузки контролируется датчиком тока фирмы LEM типа LAH 50-P со следующими параметрами:
– ток первичной обмотки, 50А;
– максимальный ток первичной обмотки, 110А;
– номинальный выходной ток, 25mA;
– напряжение питания, В;
– коэффициент преобразования, КN 1:2000.
По рекомендации производителя величина нагрузочного резистора Rм= 214 Ом.
Принципиальная электрическая схема спроектированного регулятора постоянного тока приведена на рис. 5.5.