345 matches
-
Această ecuație arată că durata d2 este dependentă de rezistența de sarcină R, frecvența de lucru f și valoarea inductanței L. Deci, în acest caz, tensiunea de ieșire va fi dependentă de parametrii de circuit. Există și un regim de conducție critic - regimul de lucru în care d1+d2=1. Acesta este regimul limită prin care se trece de la conducția continuă la cea discontinuă. 11.3 Corecția factorului de putere Alimentarea surselor de putere de la rețeaua de curent alternativ, se face
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
inductanței L. Deci, în acest caz, tensiunea de ieșire va fi dependentă de parametrii de circuit. Există și un regim de conducție critic - regimul de lucru în care d1+d2=1. Acesta este regimul limită prin care se trece de la conducția continuă la cea discontinuă. 11.3 Corecția factorului de putere Alimentarea surselor de putere de la rețeaua de curent alternativ, se face prin intermediul unei punți redresoare necomandate urmate de un filtru capacitiv la ieșire, așa cum este prezentat în figura 11.7
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
sinusoidal și în fază cu tensiunea pe linia de c.a. Circuit conține un circuit de punere în funcțiune, un multiplicator pe un singur cadran pentru determinarea factorului de putere, un detector, ce sesizează curent nul pentru asigurarea regimului de conducție critică, un comparator de curent și un etaj totem-pole de ieșire, ideal pentru comanda tranzistoarelor MOSFET. De asemenea asigură diverse protecții: la supratensiune pe sarcină, blocarea circuitului când tensiunea de alimentare este prea mică (cu histerezis), limitarea curentului pe comutator
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
de inductanță, tradus de rezistența R7. Dacă, curentul prin inducanță este identic cu cel absorbit de la rețea, deci acest curent este mai mic decât curentul dorit, ieșirea comparatorului Current Sense trece în “0” și astfel tranzistorul Q1 este comandat în conducție. In aceste condiții, curentul prin inductanță crește, deoarece tensiunea pe ea este cea de la ieșirea redresorului. Suntem în prima fază de funcționare a convertorului boost. Dacă, curentul din inductanță a ajuns la valoarea dorită, comparatorul Current Sense comută și basculează
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
în faza a doua de funcționare a convertorului boost. În momentul în care, curentul prin inductanță a ajuns la valoarea zero, comută comparatorul de sesizare a curentului nul(Zero Current Detector). Acesta comandă bistabilul RS astfel încât tranzistorul Q1 comută în conducție și curentul prin inductanță începe să crească din nou. Procesul se repetă. Detectorul de curent zero este circuitul de control pentru conducția critică a convertorului boost. Inductanța începe să acumuleze energie, imediat ce acest detector anunță anularea curentului și prin urmare
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
comparatorul de sesizare a curentului nul(Zero Current Detector). Acesta comandă bistabilul RS astfel încât tranzistorul Q1 comută în conducție și curentul prin inductanță începe să crească din nou. Procesul se repetă. Detectorul de curent zero este circuitul de control pentru conducția critică a convertorului boost. Inductanța începe să acumuleze energie, imediat ce acest detector anunță anularea curentului și prin urmare, curentul începe să crească, până când ajunge la valoarea curentului dorit dat de multiplicator, moment în care, tranzistorul Q1 se blochează și curentul
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
dioda D este polarizată invers și este blocată. Inductanța L generează o rampă liniară de current, deoarece este alimentată la o tensiune constantă, Vin, iL=iQ și acumulează energie magnetică Wm. Când tranzistorul Q este blocat, dioda D intră în conducție, iar energia acumulată de inductanța L se transferă o parte pe sarcină, asigurând curentul necesar prin aceasta, iar o altă parte determină încărcarea condensatorului de ieșire Cout. Deoarece tensiunea medie pe bobină este nulă, ariile hașurate în figura. 12.1
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
ca un convertor coborâtor, iar dacă d > 0.5, Vout> Vin circuitul lucrează ca un convertor ridicator. Dacă valoarea curentul de sarcină este mică, energia înmagazinată în inductanța L nu se anulează pană la o nouă comandă de intrare în conducție a tranzistorului Q, deci nici curentul prin inductanță nu se anulează, convertorul funcționând în acest caz în regimul de conducție continuu. In figura 12.2, sunt prezentate formele de undă a tensiunea și curentului prin inductanță, în regimul de conducție
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
de sarcină este mică, energia înmagazinată în inductanța L nu se anulează pană la o nouă comandă de intrare în conducție a tranzistorului Q, deci nici curentul prin inductanță nu se anulează, convertorul funcționând în acest caz în regimul de conducție continuu. In figura 12.2, sunt prezentate formele de undă a tensiunea și curentului prin inductanță, în regimul de conducție discontinuă, când puterea absorbită de sarcină este mai mare decât cea înmagazinată în inductanță în prima fază de funcționare. Pe
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
conducție a tranzistorului Q, deci nici curentul prin inductanță nu se anulează, convertorul funcționând în acest caz în regimul de conducție continuu. In figura 12.2, sunt prezentate formele de undă a tensiunea și curentului prin inductanță, în regimul de conducție discontinuă, când puterea absorbită de sarcină este mai mare decât cea înmagazinată în inductanță în prima fază de funcționare. Pe durata saturării tranzistorului Q, tensiunea pe aceasta este nulă (tensiunea de saturație VSAT), curentul prin inductanță este egal cu cel
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
ieșire. Când energia înmagazinată în inductanța L se anulează, se anulează și curentul iL, dioda D se blochează iar tensiunea pe tranzistorul Q devine egală cu tensiunea de intrare. Pe restul perioadei de timp rămase, până la o nouă comandă de conducție a tranzistorului Q, curentul din inductanță rămâne nul, tensiunea la bornele sarcinii fiind asigurată de capacitatea de ieșire Cout. Schema convertor mixt, comandat de circuitul MC34166 cu inversarea polarității tensiunii de ieșire față de intrare este prezentată în figura 12.3
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
păstrarea polarității tensiunii de la ieșire In figura 12.4 este prezentată schema unui convertor mixt care nu mai inversează polaritatea tensiunea de ieșire, dar care utilizează două tranzistoare comutatoare și două diode. Regimul de funcționare este stabilit de durata de conducție a celor două tranzistoare Q1 și Q2. Configurația Q1, D1, L, formează un convertor coborâtor și este legat în serie cu unul ridicător format din Q2 și D2. Tranzistoarele Q1 și Q2 sunt comandate sincron. Pe durata dT, Q1 și
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
dT, Q1 și Q2 sunt saturate, inductanța L este alimentată de la tensiunea de intrare Vin, curentul prin ea se închide prin cele două tranzistoare și crește liniar. In timpul blocării tranzistoarelor Q1 și Q2, diodele D1 și D2 intră în conducție, iar curentul din inductanță circulă prin acesta și se închide prin sarcină. Se obține o funcționare și o caracteristică de transfer similară cu a circuitul anterior, cu excepția că, tensiunea de ieșire are aceeași polaritate cu tensiunea de la intrare. Circuitul de
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
Circuitul de comandă pentru convertorul mixt, poate fi similar celor de la convertoarele buck sau boost. Se poate utiliza tehnica de comandă cu modulația impulsurilor în durată, pentru modificarea factorului de umplere d, sau modulația în frecvența care menține durata de conducție a comutatoarelor constantă, dar modifică durata de blocare. Ambele metode au avantaje și dezavantaje. În figura 12.5 este prezentată schema convertorului mixt, împreună cu circuitul de comandă MC34166. Circuitul integrat MC34166 (Motorola) este un circuit dedicat pentru controlul în bucla
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
tranzistorul intern al circuitului, iar pentru al doilea tranzistor Q2 s-a folosit un MOSFET extern. Comanda celui de-al doilea tranzistor se face sincron cu primul, poarta fiind legată la catodul primei diode D1. Când se comandă Q1 în conducție, dioda D1 se închide (funcționarea convertorului buck), ceea ce determină legarea porții tranzistorului Q2 la + Vin și intrarea acestuia în conducție. Dioda D2 se blochează (Q2, D2 - convertor boost). Suntem în prima etapă de funcționare a convertorului mixt - de acumulare a
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
doilea tranzistor se face sincron cu primul, poarta fiind legată la catodul primei diode D1. Când se comandă Q1 în conducție, dioda D1 se închide (funcționarea convertorului buck), ceea ce determină legarea porții tranzistorului Q2 la + Vin și intrarea acestuia în conducție. Dioda D2 se blochează (Q2, D2 - convertor boost). Suntem în prima etapă de funcționare a convertorului mixt - de acumulare a energiei în inductanța L, aceasta fiind alimentată cu tensiunea Vin prin Q1 si Q2. Când se comandă blocarea lui Q1
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
Q2, D2 - convertor boost). Suntem în prima etapă de funcționare a convertorului mixt - de acumulare a energiei în inductanța L, aceasta fiind alimentată cu tensiunea Vin prin Q1 si Q2. Când se comandă blocarea lui Q1 , dioda D1 intră în conducție datorită curentului furnizat de inductanța L (etapa a doua de funcționare a convertorului buck), astfel poarta lui Q2 este pusă la masă, determinând blocarea acestuia, iar dioda D2 va intra și ea în conducție datorită curentului din L (faza a
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
lui Q1 , dioda D1 intră în conducție datorită curentului furnizat de inductanța L (etapa a doua de funcționare a convertorului buck), astfel poarta lui Q2 este pusă la masă, determinând blocarea acestuia, iar dioda D2 va intra și ea în conducție datorită curentului din L (faza a doua a convertorului boost), energia acumulată în inductanța L se va disipa pe sarcină. Circuitul integrat MC34166 realizează o reglare în buclă închisă a tensiunii de ieșire și comandă tranzistorul Q1. Tensiunea de reacție
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
de la amplificatorul de eroare, semnalul obținut în urma comparării este utilizat în comanda tranzistorului Q1. Dacă tensiunea de ieșire tinde să crească, tensiunea de reacție va crește peste tensiunea de referință, tensiunea de la ieșirea amplificatorului de eroare va scădea, timpul de conducție al tranzistorul scade determinând scădere tensiunii de ieșire. Astfel, tensiunea de ieșire rămâne constantă pe toată durata de funcționare. Circuitul integrate, oferă și alte facilitați necesare convertoarelor: un circuit de limitare a curentului prin tranzistorul Q1, protecție termică, protecție la
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
randamentului acestora. O metodă de creștere a randamentului, o constituie dublarea diodei rapide Schottky cu un tranzistor MOS de putere, în scopul obținerii unei căderi de tensiune pe aceasta cât mai mică. Căderea de tensiune pe o diodă Schottky în conducție este de aproximativ 0,3V, iar căderea de tensiune pe un tranzistor MOS în conducție, depinde de curentul care circulă prin acesta. Chiar și la un curent mai mare, tot mai avantajos este utilizarea tranzistorului MOS, dar obligatoriu să existe
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
un tranzistor MOS de putere, în scopul obținerii unei căderi de tensiune pe aceasta cât mai mică. Căderea de tensiune pe o diodă Schottky în conducție este de aproximativ 0,3V, iar căderea de tensiune pe un tranzistor MOS în conducție, depinde de curentul care circulă prin acesta. Chiar și la un curent mai mare, tot mai avantajos este utilizarea tranzistorului MOS, dar obligatoriu să existe și dioda Schottky în paralel pentru o închidere rapidă a curentului de sarcină. În figura
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
închide prin tranzistorul Q2. Pentru creșterea performanțelor și eliminarea neajunsurilor datorate tehnologiei MOS standard, se recomandă utilizarea tranzistoarele Q1 și Q2 realizate în tehnologie HDTMOS. Sau adus în acest fel, îmbunătățiri importante în scăderea căderii de tensiune pe tranzistor în conducție și realizarea unei diode parazite interne mai rapide. Tot în vederea creșterii performanțelor convertoarelor, sau adus îmbunătățiri și la metoda de comandă a tranzistorului comutator. Au apărut tehnici de comandă din ce în ce mai sofisticate, care țin cont de mulți parametri, mai ales dacă
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
Eroare, iar intrării neinversoare se aplică pulsuri de tensiune de la oscilator. Dacă, nivelul de tensiune al dintelui de fierăstrău este mai mare decât ieșirea Amplificatorului de Eroare, bistabilul de ieșire se resetează, ceea ce determină blocarea tranzistorului G1 și intrarea în conducție a tranzistorului MOSFET G2 pe durata rampei oscilatorului. Bistabilul este necesar pentru evitarea apariției altor pulsuri, în timpul unei perioade a oscilatorului. Intrarea de reacție, de la pinul 6 este aplicată intrărilor a două comparatoare pereche de mare viteză. Intrările comparatoarelor sunt
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
de ieșire sunt proiectate să comute tensiuni de maxim 18V și un vârf de curent de drenă de 2.0A, sunt notate cu G1 respectiv G2 , având rol de a comanda MOSFET urile de ieșire cu canal N. Momentele de conducție sunt defazate intern existând un timp de întârziere tipic de 100nS dintre, de exemplu, comanda de blocare a lui G1 și conducția lui G2, pentru a evita sub orice formă conducția celor două tranzistoare simultan. Limitarea de curent și Pornirea
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]
-
cu G1 respectiv G2 , având rol de a comanda MOSFET urile de ieșire cu canal N. Momentele de conducție sunt defazate intern existând un timp de întârziere tipic de 100nS dintre, de exemplu, comanda de blocare a lui G1 și conducția lui G2, pentru a evita sub orice formă conducția celor două tranzistoare simultan. Limitarea de curent și Pornirea lină; Circuitul de pornire lină este utilizat, atât la punerea în funcțiune (nepemițând creșterea bruscă a tensiunii de ieșire) cât și ca
Aplicaţii în electronica de putere by Ovidiu Ursaru, Cristian Aghion, Mihai Lucanu () [Corola-publishinghouse/Science/311_a_653]