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無線電子工学および電気工学の百科事典 KR1114EU4 PWM コントローラーのスイッチング スタビライザー。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典
現在、スイッチング電源用のさまざまな PWM 制御機能を実装した超小型回路 (国産および輸入) が市場に広く流通しています。 このタイプのマイクロ回路の中で、KR1114EU4 (製造元: Kremniy-Marketing JSC、ロシア) は非常に人気があります。 輸入された類似品は TL494CN (Texas Instrument) です。 さらに、それはさまざまな名前で多くの会社によって生産されています。 たとえば、（日本）は IR3M02 マイクロ回路を製造し、（韓国） - KA7500、f。 富士通 (日本) МВ3759。
KR1114EU4 (TL494) チップは、固定周波数で動作するスイッチング電源用の PWM コントローラです。 マイクロ回路の構造を図1に示します。
このマイクロ回路に基づいて、プッシュプルおよびシングルサイクル スイッチング電源用の制御回路を開発することが可能です。 このマイクロ回路は、基準電圧の生成、誤差信号の増幅、鋸歯状電圧の生成、PWM 変調、2 サイクル出力の生成、貫通電流に対する保護など、PWM 制御機能のフルセットを実装しています。 16 ピン パッケージのピン配列を図 2 に示します。
内蔵ランプ電圧発生器では、周波数を設定するために XNUMX つの外部コンポーネント (Rt と Ct) のみが必要です。発生器の周波数は次の式で決定されます。
発電機をリモートでオフにするには、外部キーを使用して RT 入力 (ピン 6) を ION 出力 (ピン 14) に短絡するか、ST 入力 (ピン 5) を共通線に短絡します。 このチップには基準電圧源 (Uref = 5,0 V) が内蔵されており、回路の外部コンポーネントにバイアスするために最大 10 mA の電流を供給できます。 基準電圧は動作温度範囲5～+0℃において70%の誤差があります。 パルス降圧スタビライザのブロック図を図3に示します。
調整素子 RE は、入力 DC 電圧 UBX を特定の持続時間と周波数の一連のパルスに変換し、平滑フィルター (チョーク L1 とコンデンサ C1 がそれらを再び出力定電圧に変換します。ダイオード VD1 がインダクターを通る電流回路を閉じます)フィードバックを使用して、制御システムの制御回路は、出力電圧 Un の安定性が得られるように調整要素を制御します。 安定化装置は、安定化方法に応じて、リレー、パルス周波数変調 (PFM)、パルス幅変調 (PWM) のいずれかになります。 PWM を備えたスタビライザーでは、パルス周波数 (周期) は一定の値であり、その持続時間は出力電圧の値に反比例します。 図 4 は、異なるデューティ サイクル Ks のパルスを示しています。
PWM スタビライザーには、他のタイプのスタビライザーと比較して次の利点があります。
唯一の違いは、PWM 回路には比較的複雑な制御回路があることです。 しかし、PWM を備えたほとんどの制御ユニットを内部に含む KR1114EU4 タイプの集積回路の開発により、パルス安定器を大幅に簡素化することが可能になりました。 KR1114EU4をベースにしたパルス降圧スタビライザの回路を図5に示します。
スタビライザーの最大入力電圧は 30 V で、p チャネル電界効果トランジスタ VT1 (RFP60P03) の最大許容ドレイン-ソース電圧によって制限されます。 抵抗 R3 とコンデンサ C5 は、のこぎり波電圧発生器の周波数を設定します。周波数は式 (1) で決定されます。 基準電圧源 (ピン 14) D1 から抵抗分圧器 R6-R7 を介して、基準電圧の一部が最初のエラー アンプの反転入力 (ピン 2) に供給されます。 分周器 R8 ～ R9 を介したフィードバック信号は、マイクロ回路の最初の誤差増幅器 (ピン 1) の非反転入力に供給されます。 出力電圧は抵抗 R7 によって調整され、抵抗 R5 とコンデンサ C6 は最初のアンプの周波数補正を実行します。 マイクロ回路の独立した出力ドライバにより、プッシュプル モードとシングル サイクル モードの両方で出力段の動作が保証されることに注意してください。 スタビライザーでは、マイクロ回路の出力ドライバーがシングルサイクル モードでオンになります。 これを行うには、ピン 13 を共通ワイヤに接続します。 8 つの出力トランジスタ (コレクタはピン 11、9、エミッタはピン 10、XNUMX) はエミッタ接地回路に従って接続され、並列動作します。 この場合、出力周波数は発電機の周波数と等しくなります。 抵抗分割器を介したマイクロ回路の出力段 R1-R2は、レギュレータのレギュレータ要素である電界効果トランジスタVT1を制御します。 マイクロ回路の電源 (ピン 12) でのスタビライザーの動作をより安定させるために、LC フィルター L1-C2-C3 が含まれています。 図からわかるように、KR1114EU4 を使用する場合、必要な外付け要素の数は比較的少なくなります。 ショットキー ダイオード (VD2) KD2998B (Unp=0,54 V、Uarb=30 V、lpr=30 A、fmax=200 kHz) を使用することで、スイッチング損失を低減し、スタビライザーの効率を高めることができました。 スタビライザーを過電流から保護するために、自己修復ヒューズ FU1 MF-R400 を使用しています。 ヒューズの動作原理は、一定の電流値や周囲温度の影響により抵抗値が急激に増加し、これらの原因が解消されると自動的に特性が回復する性質を利用しています。 スタビライザは 90 kHz の周波数で最大効率 (約 12%) を示し、最大 10 W (Uout = 10 V) の出力電力での効率は 93% に達します。 詳細とデザイン。 固定抵抗器はS2-ZZN型、可変抵抗器はSP5-3またはSP5-2VA型です。 コンデンサ C1 C3、C5-K50-35; C4、C6、C7 -K10-17。 ダイオード VD2 は、上記と同等のパラメータを持つ他のショットキー ダイオード (20TQ045 など) に置き換えることができます。 KR1114EU4 チップは TL494LN または TL494CN に置き換えられます。 チョーク L1 - DM-0,1-80 (0,1 A、80 µH)。 約 2 μH のインダクタンスを持つインダクタ L220 は、一緒に折り畳まれた 140 つのリング磁気コア上に作成されます。 MP-24 K13x6,5x45 には、2 mm PETV-01,1 ワイヤが 105 回巻かれており、リングの周囲全体に 0.06 層で均等に配置されています。 層の間にはニスを塗った生地が2214層あります。 LShMS-78-XNUMX GOST XNUMX-XNUMX。 自己復帰型ヒューズタイプMF-RXXXを用途に応じて選択可能です。 スタビライザーは 55x55 mm のブレッドボード上に作成されます。 トランジスタは少なくとも110 cm2の面積を持つラジエーターに取り付けられます。 設置中は、電源部の共通線と超小型回路の共通線を分離し、導体 (特に電源部) の長さを最小限に抑えることをお勧めします。 スタビライザーは正しく取り付けられていれば調整の必要はありません。 購入したスタビライザー無線素子の総コストは約 10 ドル、VT1 トランジスタのコストは 3 ～ 4 ドルでした。 コストを削減するには、RFP60P03 トランジスタの代わりに、より安価な RFP10P03 を使用できますが、もちろん、これによりスタビライザーの技術的特性が多少悪化します。 ブースト型パルス並列安定化器のブロック図を図6に示します。
この安定化装置では、パルスモードで動作する調整素子 RE が負荷 Rh と並列に接続されています。 RE がオープンになると、入力ソース (Ubx) からの電流がインダクタ L1 を流れ、そこにエネルギーが蓄積されます。 同時に、ダイオード VD1 が負荷を遮断し、コンデンサ C1 がオープン RE を介して放電することを許可しません。 この期間中の負荷への電流はコンデンサ C1 からのみ流れますが、次の瞬間、RE が閉じられると、インダクタ L1 の自己誘導起電力と入力電圧が加算され、インダクタのエネルギーが転送されます。負荷に。 この場合、出力電圧は入力電圧より大きくなります。 降圧安定器（図1）とは異なり、ここではインダクタはフィルタ要素ではなく、出力電圧はインダクタL1のインダクタンスとインダクタのデューティサイクルによって決まる量だけ入力電圧より大きくなります。制御要素 RE。
パルスブーストスタビライザの概略図を図 7 に示します。
基本的には降圧安定回路と同じ電子部品を使用しています（図5）。 出力フィルタの容量を大きくすることでリップルを低減できます。 「よりソフトな」スタートの場合、コンデンサ C1 が共通線と最初の誤差増幅器の非反転入力 (ピン 9) の間に接続されます。 固定抵抗 - S2-ZZN、可変 - SP5-3 または SP5-2VA。 コンデンサ C1 C3、C5、C6、C9 - K50-35; C4、C7、C8 - K10-17。 トランジスタVT1 - IRF540（Uсi = 100 V、lc = 28 A、Rсi = 0,077オームのnチャネル電界効果トランジスタ） - 有効表面積が少なくとも100 cm2のラジエーターに取り付けられます。 スロットルL2は前の回路と同じです。 初めてスタビライザーをオンにする場合は、小さな負荷 (0,1 ～ 0,2 A) と最小出力電圧を使用して行うことをお勧めします。 次に、出力電圧と負荷電流を最大値までゆっくりと増加させます。 昇圧スタビライザと降圧スタビライザが同じ入力電圧 Uin で動作する場合、それらの変換周波数を同期させることができます。 これを行うには (降圧スタビライザがマスターで昇圧スタビライザがスレーブの場合)、ステップアップ スタビライザで抵抗 R3 とコンデンサ C7 を取り外し、D6 チップのピン 14 と 1 を閉じ、ピンを接続する必要があります。 D5の1番を降圧スタビライザーのD5チップの1番ピンに接続します。 ブースト型スタビライザでは、インダクタL2は出力DC電圧のリップルの平滑化に関与しないため、出力電圧の高品質フィルタリングには、LとLの値が十分に大きいフィルタを使用する必要があります。したがって、これは、フィルタおよび装置全体の重量および寸法の増加につながる。 したがって、降圧スタビライザの電力密度は昇圧スタビライザの電力密度よりも大きくなります。 著者：S.シーシキン、サロフ、ニジニ・ノヴゴロド地方。
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