高効率、8 ～ 16/5 ボルト 10 アンペアの強力なスイッチングレギュレータ。スキーム、説明

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高効率の強力なスイッチングレギュレータ、8 ～ 16/5 ボルト 10 アンペア。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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同期整流器アセンブリを備えたパルス電圧安定器を紹介します。その図を図に示します。 5.39。

米。 5.39（クリックで拡大）

主な技術的特徴：

入力電圧、V.....8...16;
出力電圧、V ..... 5;
最大負荷電流、A ..... 10;
出力電圧リップル振幅、mV、100 以下。
入力電圧、負荷電流、周囲温度を変更したときの出力電圧の不安定性、公称値の %....2;
周囲動作温度範囲、°С.....-10 ... + 70;
変換周波数、kHz.....100;
入力電圧変化の全範囲にわたる最大負荷電流における平均効率値、%....90。

スタビライザーには、Unitrode Corp. の UC3843 制御チップが使用されています。制御チップは、出力電圧を安定化するパルス幅方式を実装しています。これを行うために、オペアンプ上に比較ユニットが組み込まれており、基準電圧 (2,5 V) の一部が一方の入力に供給され、抵抗分圧器 R1、R4 からの出力の一部がもう一方の入力に供給されます。要素 R2、C8 はこのアンプの補正回路です。レギュレーション中、マイクロ回路のピン 2 の電圧が 2,5 V を超えるとすぐに、出力パルスの持続時間は元のパルスに比べて減少し始めます。パルスの周波数は一定のままです。

スタビライザーを過電流から保護するために、チップには高速コンパレーターが装備されています。その入力の一方には内蔵電源からの 1 V の基準電圧が供給され、もう一方 (ピン 3) にはオープントランジスタ VT2 を流れる電流に比例した電圧が供給されます。

使用されるパワー素子は、International Rectifier の p チャネル電界効果トランジスタである IRF4905 です。開放抵抗は約20ミリオーム、開閉時の遅延は約80ナノ秒です。同期整流ユニットは要素 VD2、VT3 で構成されます。トランジスタ VT3 (同社の n チャネル電界効果型 IRF3205) も、低いオープンチャネル抵抗 (8 mOhm) を備えたものを選択しました。次に、最大負荷電流では、電圧降下はショットキーダイオードの一般的な 0,5 V ではなく、約 100 mV に減少し、これにより ISN 全体の電力損失も削減されます。

このような特性は、ゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間容量を再充電するために大電流（数アンペア）を供給する強力なパルス・アンプによって制御された場合にのみ得られます。検討中の電圧安定器では、このアンプは VT1 マイクロアセンブリトランジスタを使用して作られています。さらに、DA1 チップによって生成される制御信号を反転します。

出力平滑フィルタはコンデンサ C12...C17 によって形成されます。それらの数 (2 つ) とタイプの選択は、追加の高周波フィルターなしで出力電圧の高品質フィルター処理を行うのに十分です。入力 U 字型フィルターは、スタビライザーによって消費される電流のパルス状の性質によって生じる高周波干渉を抑制するために必要です。 VD0,05に電圧降下が低く、リカバリタイムが約XNUMXμsのショットキーダイオードを採用することで、スタビライザの効率を高めながらスイッチング損失を低減することが可能になりました。

この装置は、巻線要素を除いて標準要素で作られています。インダクタ L1 はリング上に巻かれています。パーマロイ製のK10x6x4,5。 MP 140 で、リングの全周に沿って均等に配置された 5 本の PEV-6 ワイヤが 0,5 回巻かれています。チョーク L2 は、同じ素材の K19x11x4,8 リング上に作られており、同じ直径の 12 本のワイヤーが 10 回巻かれています。トランス T1 はリング上に巻かれています。フェライト 10NM6 製 K2000x1x0,2 二次巻線は PEV-200 ワイヤでできており、リングの全周に均等に巻かれた 2 ターンが含まれています。一次巻線はリングの穴を通るワイヤで、その端はそれぞれトランジスタ VT3 のドレインと、回路内のトランジスタ VT2 のドレインをインダクタ LXNUMX の左端子に接続する電流に接続されます。変圧器を接続するときは、巻線の正しい位相を注意深く観察する必要があります。

高周波干渉の高品質フィルタリングのために、NEC、ニチコン、TDK などのハウジング D (表面実装コンデンサ) のリードレスタンタルコンデンサ (C1...C7、C12...C17) が使用されています。国産のものでは-53、K28が適合します。確かに、最後の 53 種類のコンデンサは、取り付け後に密閉する必要があります。もちろん、スタビライザーの取り付けが適切に行われていれば、調整の必要はありません。

DA1マイクロ回路の動作の特殊性には、2未満、つまり3未満の制御パルスデューティサイクル値で動作することを「好まない」という事実が含まれます。供給電圧が低い。これは、隣接する周期のパルスのペアが、与えられた電源電圧に対して異なるが一定の持続時間を有するという事実に現れます。実際、これは、出力電圧のリップル形状がマスターオシレータの動作周波数の半分の周波数で別のエンベロープを受けることを意味します。この機能は、マイクロ回路のピン 4 と 0,1 の間に、抵抗値 2 ～ 1000 kOhm の抵抗器と容量 10000 ～ XNUMX pF のコンデンサで構成される直列回路を接続することで排除できます。ただし、これらの「寄生」発振の周波数は高く、実際には出力電圧脈動の振幅は増加せず、スタビライザー全体の動的特性にはまったく影響を与えません。

スイッチングレギュレータは、短くて幅の広い導体を備えたプリント基板に取り付ける必要があります。サイズが小さいほど、誘発される干渉は少なくなり、デバイス全体の安定性が大きく決まります。トランジスタ VT2 とダイオード VD2 は、有効表面積が少なくとも 100 cm2 のヒートシンク上に設置され、誘導干渉を減らすために、これらの要素は絶縁スペーサーを介して設置する必要があり、ヒートシンク自体はマイナス側に電気的に接続されています。コンデンサC2...C7の端子。図によると、インダクタ L2 の右端子はコンデンサ C12 の正端子に接続され、回路によると抵抗 R4 の右端子はコンデンサ C17 の正端子に接続されます。また、出力電圧を負荷に供給します。

著者: Semyan A.P.

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