| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
4.1 Structura bloc a unui convertizor
4.1.1 Partea primara
4.1.2 Partea secundara
4.2 Filtrul de intrare
4.3 Redundanta de intrare
4.4 Redundanta de iesire
4.5 Limitarea curentului de pornire
4.6 Alimentatorul auxiliar primar si alimentatorul auxiliar de pornire.
4.7 Circuitul Von / Voff
4.8 PWM
4.8.1 Schema bloc UC2843
4.8.2 Procesul de regulare, metode
4.8.3 Protectia de curent, formarea semnalului Isense
4.8.4 Limitarea unghiului maxim
4.8.7 Circuitul PWM UC2580
4.9 Circuitul de Soft Start
4.10 Blocul de blocare
4.11 Sincronizarea convertizorului cu un semnal extern
4.12 Sistemul Clamp Activ
4.12.1 Metode de realizare a semnalului de clamp
4.13 Redresarea
4.13.1 Redresarea sincrona autocomandata
4.14 Metode de regulare
4.14.1 Regularea de tensiune
4.14.2 Regularea de curent
4.14.3 Sistemul Load Sharing
4.15 Metode de postregulare
4.15.1 Metoda de postregulare cu bobina cuplat
4.15.2 Metoda de postregulare cu regulator serie
4.15.3 Metoda de postregulare cu amplificator magnetic activ
4.15.3.1 Comanda amplificatorului magnetic.
4.15.3.2 Sistemul de reset paralel.
4.16 Utilizarea unui buck pentru postregulare
4.17 Postregularea utilizand un buck care primeste la intrare semnalul SEC+
4.18 Protectia de subtensiune
4.19 Protectia de supratensiune
4.20 Module. Principiul de relaxare
4.1 Structura bloc a unui convertizor
Convertizorul este format din partea primar² êi din partea secundar²
4.1.1 Partea primara.
Schema bloc generala este prezentata mai jos :
Din schema de mai sus distingem urmatoarele blocuri :
Blocul de redundanta primara, permite alimentarea convertizorului de la doua surse de tensiune independente -48V1 si -48V2.
Filtrul de intrare are rolul de a filtra atit zgomotul produs de convertizor cit si zgomotul de pe bara de alimentare.
Blocul de limitare a curentului de pornire are rolul de a incarca lent rezerva de energie in faza de demaraj a produsului.
Rezerva de energie este formata dintr-un grup de condensatoare montate in paralel, are rolul de a asigura energia necesara procesului de comutare in cazurile cele mai defavorabile.
Alimentatorul auxiliar de pornire si alimentatorul auxiliar primar au rolul de a alimenta electronica din partea primara.
PWM este circuitul principal din partea primara. Acest circuit genereaza un semnal Output a carui frecventa este fixa dar cu un factor de umplere variabil.
Blocul Clamp Activ se ocupa cu demagnetizarea transformatorului si marirea randamentului convertizorului.
Blocul protectie de curent este utilizat pentru a supraveghea curentul din circuitul primar.
Blocul de soft start este utilizat pentru a demara lent convertizorul la punerea sub tensiune.
Blocul Von / Voff este utilizat pentru a monitoriza tensiunea de intrare si a permite demarajul convertizorului doar in cazul in care tensiunea de intrare este corecta.
Blocul de blocare permite oprierea convertizorului in cazul in care este vreo anomalie sau daca informatia de remote prevede oprirea convertizorului.
Blocul de sincro permite sincronizarea convertizorului cu un semnal de sincronizare extern.
4.1.2 Partea secundara.
Schema bloc generala este prezentata mai jos :
Partea secundara are rolul de a debita tensiunile de iesire, in limitele impuse de caietul de sarcini a convertizorului.
Datorita faptului ca bucla de reactie este una singura doar o singura tensiune de iesire va fi principala iar celelalte tensiuni vor fi secundare.
Tensiunea principala este redresata si filtrata. Pentru controlul curentului se utilizeaza un sunt de curent.
In cazul in care se doreste alimentarea unui produs in redundanta de tensiune, la iesire este prezent un bloc de redundanta format cu diode. Acest bloc are rolul de a distribui tensiunea de iesire in mai multe puncte de iesire.
Pentru a realiza regularea in tensiune exista un bloc care compara tensiunea de iesire cu o tensiune de referinta. Iesirea acestui bloc actioneaza asupra optocuplorului de reactie. Circuitul de regulare de tensiune actioneaza liniar.
Blocul de regulare de curent compara informatia de tensiune primita de la suntul de curent cu o alta valoare de referinta Vrefc. In cazul in care curentul ce traverseaza suntul este sub un anumit nivel circuitul nu actioneaza asupra reactiei iar in cazul in care curentul a depasit o limita data circuitul actioneza saturand optocuplorul de reactie . Ca urmare a acestui fapt PWM -ul va functiona in regim de avarie.
In cazul in care convertizorul dispune de circuit de tip LOAD SHARING acest circuit preia informatia de curent precum si informatia de pe linia L.S. si modifica regularea de tensiune astfel incat curentul debitat de doua convertizoare puse in paralel sa fie impartit pe din doua.
Pentru alimentarea circuitelor din secundar se utilizeaza un alimentator auxiliar secundar. Este bine ca tensiunea Vaux sa fie obtinuta din cel putin doua surse. In cazul in care exista o bara secundara de valoare apropiata valorii auxiliare se poate utiliza un circuit de redundanta pentru a securiza Vaux.
Pe transformator se regasesc infasurarile barilor secundare, aceste bari secundare sunt regulate prin diferite metode care vor fi discutate mai tarziu. Tensiunile de iesire trebuie supravegheate. Pentru fiecare tensiune de iesire exista un bloc de protectie supratensiune care compara tensiunea de iesire cu o valoare de referita iar in cazul in care tensiunea de iesire depaseste un nivel dat blocul comanda optocuplorul de blocare care opreste produsul. Un circuit similar exista si pentru subtensiune, daca tensiunea de iesire coboara sub un anumit nivel blocul de subtensiune poate genera o alarma. In cazul in care subtensiunea dureaza prea mult se poate opri produsul.
Blocul de semnalizare convertizor OK prea informatia de alarma si in cazul in care nu exista alarme semnalizeaza printr-un LED faptul ca convertizorul functioneaza normal.
Pentru a realiza comparatia efectuata de blocurile de protectie exista o tensiune de referinta control diferita de tensiunea de referinta comanda. Este obligatoriu intr-un convertizor ca tensiunea de referinta control si tensiunea de referinta comanda sa fie separate pentru ca in cazul in care referinta de comanda este defecta controlul nu ar mai putea fi corect.
4.2 Filtrul de intrare
Filtrul de intrare are rolul de a nu permite ca zgomotul produs de catre convertizor datorita comutatiei sa se propage spre barile de intrare -48V1 si -48V2. De asemenea un alt rol al acestui filtru este de a filtra zgomotul de pe tensiunea de intrare astfel incit acest zgomot sa nu perturbeze functionarea corecta a convertizorului.
El este format in principiu ,din doua filtre, unul de mod comun si unul de mod diferential. Exista filtre care actioneaza simultan asupra tensiuni de intrare Vin+ si Vin- si filtre care actioneaza separat pe Vin+ si pe Vin-. Aceste filtre sunt facute cu bobine si condensatoare.
4.3 Redundanta de intrare
Scop : Permite alimentarea convertizorului de la doua surse de tensiune astfel incit daca o sursa se defecteaza sistemul functioneaza din cealalta sursa, prin blocarea diodei corespunzatoare barii defecte.
Redundanta de intrare consta dintr-o grupare de doua sau mai multe diode ; prin care se realizeaza alimentarea convertizorului.
Datorita faptului ca puterea disipata pe o dioda este mare, dioda este inlocuita cu un circuit specializat care are ca element principal un tranzistor MOS.
O schema tipica este prezentata mai jos.
Amplificatorul operational sesizeaza tensiunea din anodul si respectiv catodul diodei echivalente. In cazul in care tensiunea din anod este mai mare ca in catod atunci tranzistorul Q119 este saturat, in caz contrar tranzistorul Q119 este blocat. Astfel rolul de dioda este indeplinit.Tensiunea din anod este conectata direct la plusul amplificatorului operational
Rolul tranzistorului Q123 este de a bloca foarte repede tranzistorul Q119 in cazul in care tensiunea Ua este mai mica decat Uk.
Pentru alimentarea amplificatorului operational se utilizeaza generatoare de curent, care polarizeaza o dioda zener , scopul generatorului de curent este ca in cazul in care Q119 este in scurt circuit sa nu mai poata alimenta amplificatorul operational cu o tensiune normala de functionare. In cazul in care se supravegheaza tensiunea de alimentare se poate controla faptul ca tranzistorul Q119 este bun ; iar tensiunea din catod este corecta la intrare prin divizorul rezistiv R191 , R190.
Mai jos este prezentata calea principala primara de curent a unui convertizor :
Tranzistorul Q119 este in serie cu tranzistorul de decupaj iar in cazul in care datorita unui defect oarecare tranzistorul de decupaj intra in scurt circuit in momentul imediat urmator si tranzistorul Q119 intra in scurt circuit. In procesul de depanare este posibil sa se inlocuiesca tranzistorului de decupaj fara a schimba si tranzistorul Q119. In acest caz daca nu supraveghez faptul ca tranzistorul Q119 este bun, convertizorul ar functiona cu blocul de redundanta de intrare defect.
Mai jos este prezentat mecanismul general de alimentare a redundantelor de intreare / iesire utilizand generatoare de curent.
4.4 Redunadanta de iesire
Scopul redundantei de iesire este de a permite alimentarea unei sarcini din doua convertizoare diferite . Sistemul este astfel conceput ; astfel incat ,daca un convertizor se defecteaza, sarcina este alimentata din celalalt convertizor. Sistemul se poate utiliza pentru sarcini multiple.
Exemplu :
4.5 Limitarea curentului de pornire
Limitarea curentului de pornire are o schema asemanatoare cu redundanta de intrare , insa in cazul circuitului de limitare a curentului de pornire exista un condensator , C107 in paralel cu C121 care se incarca si satureaza lent tranzistorii MOS, astfel rezerva de energie se incarca lent si convertizorul va consuma un curent maxim prestabilit de la intrare. Se pote utiliza un circuit de control care sa supravegheze faptul ca tranzistorii MOS sunt buni , pe schema de mai jos este Q106 , R116 , CR108 , R114 , R115.
4.6 Alimentatorul auxiliar primar si alimentatorul auxiliar de pornire.
Pentru functionarea partii primare este necesara o tensiune auxiliara primara, aceasta tensiune auxiliara este data in faza de demaraj a produsului de un alimentator auxiliar de pornire dupa care in faza de functionare a produsului aceasta tensiune este data de alimentatorul auxiliar primar. In principiu tensiunea data de alimentatorul auxiliar primar este mai mare decat tensiunea alimentatorului auxiliar de pornire si datorita acestui fapt alimentatorul auxiliar primar blocheaza alimentatorul auxiliar de pornire. Scopul acestul mecanism este de a creste randamentul convertizorului.
Alimentatorul auxiliar de pornire este
realizat cu un regulator serie clasic pornind de la tensiunea Vin. El debiteaza
o tensiune de iesire mai mica decat tensiunea debitata de alimentatorul
auxiliar primar. De obicei cu ajutorul unei diode, odata ce alimentatorul
auxiliar primar a demarat se realizeaza blocarea alimentatorului auxiliar de
pornire. In cazul in care alimentatorul auxiliar primar nu functioneaza
tensiunea auxiliara este furnizata de alimentatorul auxiliar de pornire iar
randamentul convertizorului va fi mai mic. 
Problema : Alimentatorul auxiliar primar este realizat de obicei cu un montaj de tip forward . In cazul in care bobina L101 este in scurt circuit , montajul devine un redresor de varf iar tensiunea livrata ajunge la 25-30V. In acest caz PWM primar se arde prin depasirea tensiunii maxime admise.
Solutia problemei este data de schema de mai jos :
Avantajul schemei :
Chiar daca L101 defect , Vaux nu depaseste Vaux primar -0,6V
Vaux este bine stabilizata , indiferent de variatia lui Aux primar , care se datoreaza faptului ca alimentatorul auxiliar primar nu e post regulat.
4.7 Circuitul Von /Voff
Convertizorul trebuie sa demareze in momentul in care tensiunea de intrare a depasit un prag Von si trebuie sa blocheze in momentul in care tensiunea de intrare a coborit sub un prag Voff. Pentru a supraveghea tensiunea de intrare se utilizeaza blocul Von/Voff. Acest bloc poate sa semnalizeze in exterior faptul ca tensiunea de intrare este in limitele normale prin intermedil led-ului InOk.
Intotdeauna intre Von siVoff exista o diferenta. In cazul in care intre Von si Voff nu ar exista o diferenta in momentul in care convertizorul demareaza tensiunea de intrare are tendita de a cobori, iar convertizorul s-ar opri imediat.
Pentru a realiza circuitul Von /Voff se utilizeaza un comparator cu histerezis care compara tensiunea de intrare cu un nivel de referinta. Histerezisul are rolul de a face separatia dintre Von si Voff.
Utilizarea TL431 pentru circuitul de Von/Voff
In cazul circuitului de demaraj - decrosaj, datorita faptului ca, in momentul demarajului tensiunea de intrare are tendinta sa scada, este necesar ca Von (tensiunea la care demareaza produsul) sa fie mai mare decit Voff (tensiunea la care decroseaza produsul). Diferenta dintre Von si Voff este realizata prin punerea in paralel cu R1, dupa atingerea pragului de Von a grupului D2,R7 si a jonctiuniilor saturate EC ale tranzistoarelor Q1 si Q2 . Atingerea pragului Von implica faptul ca tensiunea la pinul 8 MX1 sa fie 2.5v. In acest caz tensiunea la pinul 1 MX1 devine 2v, Q1 se satureaza si daca MX2 este saturat (Remote permite demarajul) se satureaza si Q2. Semnalul INOK semnalizeaza faptul ca Vin este peste pragul de Von iar prin optocuplorul Remote se poate comanda pornirea si oprirea produsului. Daca semnalul demaraj are valoarea Vin-0.4v se premite demararea produsului.
Montaj comparator de histerezis utilizat pentru Von / Voff
Circuitul Von/Voff poate fi integrat in PWM , in cazul in care comparatorul exista deja in cip.
Caz tipic PWM UC2580
4.8 PWM
PWM este circuitul principal al unui convertizor. El genereaza un semnal Output cu o frecventa fixa si cu un factor de umplere variabil intre 0-99% sau 0-50% in functie de semnalele sau nivelele de tensiune prezente pe intrarile circuitului .
In continuare vom analiza schema bloc a circuitului PWM UC2843B, circuit reprezentativ.
4.8.1 Schema bloc UC2843
Pe terminalul Vcc se alimenteaza circuitul.
Ca si caracteristici principale ale blocului de alimentare sunt Start Threshold (nivelul de tensiune initial la care PWM incepe sa functioneze la aparitia tensiuni de alimentare) si Minimum Operating Voltage after Turn-on care este nivelul minim de tensiune la care circuitul functioneza normal dupa demaraj.
Exista doua tipuri de PWM : cu o diferenta mare intre cele doua tensiuni (versiunea UC2842 ) si cu o diferenta mica intre cele doua tensiuni (versiunea UC 2843) PWM cu diferenta mare intre cele doua tensiuni se utilizeaza pentru realizarea principiului de relaxare in cazul modulelor.
In cazul in care tensiunea de alimentare este in limitele de functionare normala min-max circuitul genereaza o tensiune de referinta Vref. Aceasta tensiune de referinta este utilizata in partea primara a convertizorului pentru a realiza comparatii , (vezi Von , Voff) sau pentru a oferi un nivel de tensiune de referinta. Tensiunea de referinta are si ea o toleranta min-max data de datele de catalog la sectiunea Reference Section.
Pentru a permite o separare intre tensiunea de alimentare Vcc si nivelele de tensiune High si Low ale semnalului Output circuitul de iesire dispune de pinii Vc si Power Ground care permit obtinerea unui semnal de iesire cu alte nivele decat Vcc si GND. In cazul in care Vc este conectat impreuna cu Vcc si Power Ground cu GND nivelele de iesire ale semnalului Output vor fi GND si Vcc.
Daca se doreste obtinerea unui semnal de iesire negativ se poate utiliza schema de
mai jos :
Are rolul de a genera un semnal cu frecventa fixa. Pentru ca
oscilatorul sa functioneze este necesar realizarea schemei din figura
alaturata.
Condensatorul C se incarca prin rezistenta R de la REF si se descarca prin intermediul lui RT/CT. Pe intrarea RT/CT se poate conecta un semnal dreptunghiular dat de un oscilator extern, caz in care va functiona in functie de acest semnal.
Semnalul RT/CT este un semnal fix ca frecventa, iesirea OUTPUT comuta pe 1L in momentul in care semnalul RT/CT urca si comuta pe 0L in functie de nivelul de tensiune de pe intrarea COMP sau Vfb care fac parte din amplificatorul de eroare inclus in circuit sau de nivelul de tensiune de pe linia Isense. La inceputul unui nou ciclu iesirea OUTPUT comuta din nou pe 1L. Prin modificarea factorului de umplere se realizeaza procesul de regulare. Semnalul OUTPUT comuta obligatoriu pe 0L in momentul in care semnalul RT/CT coboara.
4.8.2 Procesul de regulare, metode
Procesul de regulare are ca scop obtinerea tuturor tensiunilor secundare in limitele impuse de caietul de sarcini a produsului,adica intre o limita minima si o limita maxima in toate conditiile de sarcina posibile, conditii deasemenea prevazute in caietul de sarcini. Pentru a realiza acest proces de regulare se utilizeaza o bucla de reactie care preia informatia de curent si tensiune din secundar si modifica functionarea PWM-ului respectiv factorul de umplere al semnalului OUT.
Schema de aplicatie este prezentata in figura :
Mai jos este prezentat semnalul OUTPUT in functie de nivelul de pe pinul COMP.
Metoda 2 Utilizarea amplificatorului de eroare inclus in cip in configuratie inversoare .
Schema de aplicatie pentru comanda unui buck 5v1 /3v3 este prezentata in figura :
Intrarea de control va fi pinul Vfb iar intre pinul Vfb si COMP se conecteaza gruparea C1 R3 care este bucla de reactie a amplificatorului de eroare inclus in cip.
Modul de functionare este urmatorul :
1-daca Vfb tinde la 0V rezulta ca factorul de umplere tinde la max
2-daca Vfb tinde la Vref rezulta ca factorul de umplere tinde la 0 .
Blocarea sistemului se face prin Vfb=Vref.
Blocul protectie de curent este utilizat pentru a supraveghea curentul din circuitul primar iar in cazul in care acesta depaseste un anumit prag iesirea OUT a PWM-ului comuta instantaneu pe 0L. Datorita blocarii tranzistorului MOS primar curentul prin circuitul primar devine zero iar tranzistorul MOS nu se distruge ca urmare a depasirii curentului maxim admis.
Pin care intervine in procesul de regulare este Isense (current sense). Pe acest pin se aduce un semnal care este o imagine a curentului din circuitul primar, iar in momentul in care Isense depaseste 1V iesirea OUTPUT comuta pe 0L in ciclu curent.
Obtinerea semnalului Isense se face prin insumarea semnalelor prezentate in schema de mai jos. Se pot insuma semnalele Ramp RT/CT, informatia de curent, informatia Vin si informatia OUTPUT sau numai o parte dintre ele.
Informatia Ramp RT/CT permite ca semnalul Isense sa fie o rampa si permite compararea facila cu un prag fix, rampa reflectand starea liniei OUTPUT. Informatia de curent este preluata de pe un transformator de curent si permite blocarea sistemului in cazul in care curentul primar este prea mare. Informatia Vin permite limitarea unghiului maxim in cazul in care Vin este mare si are ca scop nedepasirea tensiuni Uds admisa pentru MOS-ul primar. Informatia OUTPUT permite axarea semnalului Isense in functie de nivelul de pe linia OUTPUT.
Scopul liniei Isense este limitarea unghiului maxim de functionare astfel incat sistemul sa nu se distruga. Linia Isense este o linie de protectie.
4.8.4 Limitarea unghiului maxim
Scopul : Este de dorit ca sistemul sa lucreze cu un factor de umplere in jurul valorii de 50% deoarece in acest caz transformatorul se poate demagnetiza fara probleme.
Problema principala este magnetizarea transformatorului principal care odata magnetizat devine o sirma si prin depasirea curentului de drena maxim admis se distruge MOS-ul principal.
Mai jos este prezentata forma semnalului pe transformator in trei cazuri. Trasformatorul are tendinta sa egalizeze aria pozitiva cu aria negativa :
Cazul 1 : factor de umplere de 50%. Cu ajutorul unui sistem numit clamp activ se obtine aria pozitiva egala cu aria negativa iar sistemul functioneaza corect. In acest caz Uds max pe MOS-ul principal este de aproximativ 2Vin.
Cazul 2 : factor de umplere de 90%. Datorita faptului ca Toff este mic, transformatorul incearca ca aria negativa sa fie egala cu aria pozitiva. Tensiunea electromotoare va fi egala cu n*Vin unde n=5-20. In acest caz tensiunea Uds pe MOS-ul principal va fi (n+1)*Vin iar MOS-ul principal se va distruge datorita depasiri tensiunii Udsmax.
Cazul 3 : factor de umplere de 10%. Tensiunea electromotoare indusa va fi mica si este dificil de obtinut tensiunea din secundar in limitele date de caietul de sarcini.
Din exemplificarile prezentate rezulta foarte clar ca daca factorul de umplere la care lucreaza sistemul este mare apar probleme si din acest punct de vedere este obligatoriu limitarea factorului de umplere prin intermediul lui Isense.
Dezavantajul PWM-ului UC2843 este faptul ca factorul de umplere poate sa ajunga la 90%, iar in acest caz se produce distrugerea convertizorului. In cazul in care informatia de pe linia COMP si de pe linia ISENSE nu cer ca iesirea OUTPUT sa coboare la 0, iesirea OUTPUT va comuta pe 0 in momentul in care rampa RT/CT coboara.
Asa cum se vede din figura de mai sus, factorul de umplere al semnalului OUTPUT poate depasi 90%.
Pentru a elimina acest dezavantaj exista doua metode :
Metoda 1 : utilizarea circuitului UC2845 la care semnalul OUTPUT apare doar la doua cicluri RT/CT si factorul maxim de umplere este de 50% ;
Metoda 2 : sincronizarea cu un oscilator extern a oscilatorului din circuitul integrat UC2843.
Pe linia RT/CT se aduce semnalul generat de un oscilator extern. In acest caz regula de functionare este :
daca RT/CT=0L atunci OUTPUT=1L in functie de nivelul de pe pinul de regulare sau pinul Isense.
daca RT/CT=1L atunci iesirea OUTPUT este fortata pe 0L.
Prin proiectarea factorului de umplere a oscilatorului extern se realizeaza controlul ungiului maxim.
1) PWM utilizeaza un oscilator extern pe RT/CT.
In acest caz unghiul maxim este dat de factorul de umplere al oscilatorului extern . In cazul in care acest factor nu depaseste 66% , chiar daca bucla de reactie este defecta , tensiunile de iesire nu cresc mult , iar parametrii de functionare a MOSului primar nu sunt depasiti iar acesta nu se arde.
In acest caz convertizorul se poate demara si depana chiar daca bucla de reactie este defecta
2) PWM utilizeaza oscilatorul intern avand cuplat pe RT/CT un condensator si o rezistenta .
Daca PWM permite un factor de umplere de 100% iar bucla de reactie este defecta se atinge unghiul maxim iar tranzistorul MOS primar se distruge prin depasirea Uds max.
In acest caz pentru depanare se utilizeaza o rezistenta decadica in paralel cu optocuplorul de reactie cu valoarea initiala 0Ω iar dupa alimentarea convertizorului se mareste progresiv valoarea rezistentei iar astfel se mareste factorul de umplere.
A) Sistemul utilizeaza oscilatorul intern al PWM-ului
Dezavantajul schemei este faptul ca RT/CT poate fi influentat de nivelul de pe linia Isense deci protectia de curent influenteaza functionarea corecta a oscilatorului.
Pentru a inlocui dezavantajul schemei A1 sistemul A2 este utilizat unde semnalul de pe RT/CT este adus printr-un repetor pe emitor pe linia Isense.
Mai jos sunt prezentate semnalele Rt /Ct, Out , ISence si Comp pentru varianta de schema de mai sus :
In acest caz datorita faptului ca pe linia RT/CT nu exista o rampa este necesar realizarea unui circuit formator de rampa care are ca scop formarea unei rampe pe linia Isense.
Mai jos sunt prezentate semnalele schemei de mai sus :
4.8.7 Circuitul PWM UC2580
In procesul de demaraj al convertizorului capacitatile din secundar sunt goale iar PWM-ul prin bucla de reactie ar demara cu un unghi maxim posibil. In cazul in care PWM-ul nu dispune de o limitare a unghiului maxim demarajul s-ar solda cu distrugerea MOS-ului principal. Din acest motiv este necesar ca in faza de demaraj PWM-ul sa demareze lent pornind de la un unghi zero pana la unghiul de regulare. Pentru a realiza acest lucru se utilizeaza circuitul de Soft Start care de fapt consta din incarcarea unei capacitati conectate la linia de regulare.
Circuitul tipic R1, C si Q5 este prezentat mai jos :
4.10 Blocul de blocare
Tot in primar se regaseste blocul de blocare care preia informatiile de functionare anormala a produsului precum si informatia de REMOTE. In cazul in care din secundar apare o problema de functionare blocul de blocare are rol de a opri convertizorul si de a memora faptul ca exista o anomalie de functionare. Un redemaraj este posibil doar daca tensiunea de alimentare este intrerupta. Blocul de blocare se comporta in principiu ca un tiristor, adica odata ce a fost amorsat doar prin anularea tensiunii se poate revenii in starea initiala.
In cazul in care convertizorul poate fi comandat ON /OFF din secundar o informatie de REMOTE vine in blocul de blocare si permite demarajul sau nu a convertizorului.
Mai jos sunt prezentate mai multe variante ale schemei de blocare :
4.11 Sincronizarea convertizorului cu un semnal extern
In cazul in care pentru o aplicatie data se utilizeaza mai multe convertizoare acestea trebuie sa lucreze sincron, pentru a preveni existenta unor acrosaje. Blocul de Sincro permite sincronizarea oscilatirului din PWM cu un semnal extern de sincronizare.
Sincronizarea impune modificarea circuitului oscilator de mai jos :
Conditia obligatorie pentru realizarea sincronizarii este ca perioada oscilatorului sa fie mai mare decit a semnalului de sincronizare.
Tosc>Tsemnal sincronizeaza
4.12 Sistemul Clamp Activ
Pentru a realiza demagnetizarea transformatorului se poate utiliza un bloc de clamp activ care modifica forma semnalului existent pe transformator si deasemenea creste randamentul sistemului.
Sistemul de Clamp Activ impune conectarea unui condensator C intre tranzistorul de comutatie doar in intervalul de timp in care acest tranzistor este off.
Schema tipica a unui circuit de clamp activ este prezentata mai jos :
Pentru ca schema circuitului de clamp sa fie functionala este necesar sa se genereze cele doua semnale de comanda pentru cele doua tranzistoare.
Forma celor doua semnale este prezentata mai jos :
Este obligatorie prezenta timpurilor t1 , t2 , pentru a evita ca cei doi tranzistori sa fie in conductie in acelasi moment de timp ; lucru care ar duce la distrugerea tranzistorilor
Avantajele sistemului de clamp activ sunt :
a) Sistemul realizeaza demagnetizarea transformatorului deoarece se obtine o relatie A+ = A- (A=aria)
b) Se creste randamentul global al convertizorului datorita unui transfer mai bun de energie.
c) Semnalul de pe transformator fiind un semnal aproape dreptunghiular este utilizat pentru realizarea redresarii sincrone autocomandate.
Este prezentata in schema de mai jos :
Se porneste de la semnalul OUT la care se mai adauga prin functia SAU logic o parte pe care o vom numi Inainte si o parte pe care o vom numi Dupa
Metoda 2
PWM utilizeaza un oscilator extern , semnalul inainte este realizat , pornind direct de la oscilator si tinind cont de faptul ca exista o intirziere intre momentul in care RT/CT coboara si momentul in care OUT urca , palierul OUT=1 este transmis la semnalul de clamp si este transmis componentelor CR110 si R143.
In momentul in care OUT =0 CR110 se blocheaza iar semnalul de clamp este tinut in continuare pe 1 logic prin intermediul blocului formator semnal dupa.
Pornind de la semnalul OUTPUT se realizeaza intirzieri atit pentru realizarea semnalului de comanda al MOSului principal cit si a MOSului de clamp.
4.13 Redresarea
In schema de mai sus este prezentat circuitul de redresare care se gaseste in partea secundara a unui convertizor.
In cazul sistemului Forward se utilizeaza doua diode si o bobina de inmagazinare a energiei L1
In cazul sistemului Flyback se utilizeaza o dioda .
Problema acestor diode este ca in cazul in care curentul de iesire este mare , partea disipata de aceste diode este mare , este necesara montarea acestora pe un radiator , iar randamentul circuitului este scazut ; solutia gasita este de a inlocui aceste diode cu tranzistoare MOS care trebuie comandate , aceasta solutie se aplica in special in care convertizorul este de tip Forward cu clamp iar tensiunile de iesire sunt mici (5V, 3,3V, 1,8V)
Redresarea sincrona autocomandata
Schema circuitului este prezentata in figura de mai jos :
Ea se aplica pentru un sistem Forward cu clamp activ , caz in care tensiunea din secundarul transformatorului arata ca in figura :
Pe perioada T1 tensiunea la bornele transformatorului este pozitiva , in prima etapa se stabileste o cale de curent prin D1 catre sarcina. Datorita diodei D1 potentialul in drena si sursa tranzistorului Q1 este apropiat iar prin intermediul divizorului rezistiv R1 si R2 se satureaza MOSul Q1 , intrand in conductie , deci in prima parte a intervalului T1, conduce dioda D1 iar tranzistorul Q1 blocat , dupa care tranzistorul Q1 intra in conductie.
Pe perioada T2 tensiunea la bornele transformatorului este negativa dioda D1 si tranzistorul Q1 sunt blocate .
Schema echivalenta rezultata este prezentata in figura de mai jos :
Se stabileste o cale de curent prin R4 , R5 dioda D2 care face ca imediat ce dioda D2 intra in conductie tranzistorul Q2 se satureaza , tensiunea electromotoare care apare pe L1 se descarca in sarcina prin intermediul circuitului format cu tranzistorul Q2 si dioda D2.
Este foarte important sa se protejeze grila tranzistoarelor Q1,Q2, pentru acest lucru se monteaza diode zener sau tranziluri intre grila si sursa tranzistoarelor ; de asemenea pentru a grabi procesul de intrare in conductie a MOSurilor se pot monta condensatoare spre circuitele de grila . Divizarea semnalului spre circuitele de grila de asemenea poate sa fie capacitiva .
Datorita faptului ca tranzistorii MOS au in interiorul lor intre drena si sursa o dioda este posibil ca D1 si D2 sa lipseasca din circuit.
4.14 Metode de regulare
4.14.1 Regularea de tensiune
4.14.2 Regularea de Curent
Limitarea de curent este calculata in functie de valoarea rezistentei R si a generatorului de current i.
4.14.3 Sistemul Load Sharing
Scopul este ca, doua convertizoare care lucreaza in paralel sa debiteze aceasi tensiune , si implicit acelasi curent.
Datorita faptului ca Uout1 ≠ Uout2, in cazul in care produsele lucreaza separat ,in timpul bransarii impreuna Uout va deveni egala Uout =Uout1= Uout2,dar I1≠ I2.
Scopul sistemului load sharing este de a face I1 = I2 astfel incat sarcina sa fie egal distribuita .
Pentru a realiza acest lucru utilizez pinul LS , pe care il conectez impreuna .
LSA = LSB
In interiorul fiecarui convertizor exista blocul Load Sharing
Scopul este de a modifica tensiunea de iesire a convertizorului in functiune de informatia de curent a propriului convertizor si de nivelul de tensiune de pe linia LS.
4.15 Metode de postregulare
Un convertizor are o singura bucla de reactie care este conectata la borna principala , daca curentul pe aceasta bara creste factorul de umplere va creste , influientind si celelalte tensiuni de pe celelalte bari. O influenta similara are si tensiunea de intrare , care modifica amplitudinea semnalului de pe transformator.
In concluzie daca pe acelasi transformator se cupleaza inca o infasurare de pe care se obtine o tensiune , aceasta va fi dependenta de curentul debitat de bara principala si de tensiunea de intrare .
4.15.1 Metoda de postregulare cu bobina cuplata
Cea mai simpla metoda de post regulare este cu bobina cuplata , in care bobina de inmagazinare a energiei este cuplata intre mai multe bari de iesire.
Aceasta metoda de post regulare permite obtinerea unor tensiuni de iesire cu o precizie de 5% ; pentru ca sistemul sa functineze este necesar sa fie indeplinita relatia numerelor de spire
n1/n2 = n3/n4
De asemenea este foarte important ca sensul de bobinare a bobinei cuplate sa fie bobinate corect.
Pentru ca postregularea cu bobina cuplata sa functioneze este necesar ca prin bara principala sa circule un curent minim ; de obicei acest curent este mentinut utilizind o rezistenta de sarcina minima , care este inclusa in convertizor.
Pentru testul unui sistem cu bobina cuplata se utilizeaza teste de regulare incrucisata.
4.15.2 Metoda de postregulare cu regulator serie
In cazul in care pe bara secundara se doreste obtinerea unei precizii mai bune este posibil sa se monteze un regulator serie , in acest caz pentru ca circuitul sa functioneze corect este necesar ca infasurarea n5 sa aibe suficiente spire pentru a satisface cazul cel mai defavorabil :
Bara principala incarcata la I min.
Bara secundara incarcata la I max.
Obtinerea unei tensiuni secundare
Infasurarile de pe bobina de inmagazinare a energiei pot fi utilizate pentru obtinerea unei alte tensiuni secundare de curent mic. Mecanismul se utilizeaza de obicei daca nu mai e loc pe transformatorul principal.
.15.3 Metoda de postregulare cu amplificator magnetic activ
Amplificatorul magnetic este o bobina dintr-un material feromagnetic care inainte de a se satura prezinta L->∞ si dupa saturatie L-> 0.
Montajul de test a amplificatorului magnetic :
Daca la momentul t=0 inchid comutatorul K, pana la momentul t tensiunea Ve va cade ape bobina L iar caderea de tensiune pe rezistenta R va fi zero. Datorita trecerii unui curent i prin bobina L in intervalul de timp [0,t] bobina trece la momentul t din starea de inductanta L=∞ in starea de inductanta L=0.
Daca controlez timpul de saturatie a lui L obtin o metoda eficienta de modulatie in latime a impulsului.
Ciclul de histerezis.
Daca prin amplificatorul magnetic trece un curent i1 bobina trece din starea A,A1 sau A2 in starea B unde L=0. Daca prin bobina trece un curent i2 ea trece din starea L=∞ in starea L=0 si ajunge in punctul A,A1 sau A2 in functie de intensitatea curentului i2. Deci in functie de curentul i2 pot sa controlez timpul dupa care bobina trece din starea L=∞ in starea L=0.
Concluzie : In functie de i2 modific timpul dupa care (punctul in care) se satureaza bobina.
Schema tipica de utilizare :
Mai jos este prezentata regularea reala a unui amplificator magnetic intre Imin si Imax.
4.15.3.1 Comanda amplificatorului magnetic.
Comanda amplificatorul magnetic respecta regula de mai jos::
a) daca i2 = 0 amplificatorul magnetic devine o sarma dupa primul ciclu de histerezis iar tensiunea de iesire este maxima .
b) daca i2 = max. amplificatorul magnetic nu mai apuca sa ajunga in starea L = 0 iar tensiunea de iesire este 0
Circuitul tipic de obtinere a curentului i2 este prezentat mai jos:
4.15.3.2 Sistemul de reset paralel.
Problema amplificatorului magnetic este urmatoarea : In momentul in care Usec devine negativa ( tranzitia T2 spre T3), datorita timpului necesar pentru blocarea lui D1 apare un curent i1 care traverseaza bobina L1 si care o poate aduce NECONTROLAT spre starea L1->∞ . Pentru a evita acest fenomen se utilizeaza sistemul de Reset paralel .
In momentul tranzitiei T2->T3 se deschide D5 si prin R1 se satureaza Q1 iar bobina L1 este scurtcircuitata de Q1 si D5. Fenomenul dureaza pina cand D1 se blocheaza , iar potentialul din emitorul lui Q1 devine egal cu potentialul din colectorul sau , rezulta Q1 blocat , dupa care ciclul continua prin injectia Ic in L1 prin D3 si D4.
Dezavantajul sistemului este faptul ca bobina amplificator magnetic este mare.
4.16 Utilizarea unui buck pentru postregulare
Dificultati :
1)Comanda flotanta a MOS-ului principal.
2)Disiparea pe dioda care impune inlocuirea diodei cu MOS-uri comandate . Aceasta impune la randul ei ca ,MOS-ul principal si MOS-ul dioda sa nu fie in conductie in perioada de tranzitie.
Utilizarea driverului TPS2832 pentru comanda unui circuit buck:
4.17 Postregularea utilizand un buck care primeste la intrare semnalul SEC+
4.18 Protectia de subtensiune
4.19 Protectia de supratensiune
4.20 Module. Principiul de relaxare
i2 >i1
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2266
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
