Другие типы лазеров > Питание
Типовые схемы импульсных блоков питания
Gall:
Включение в простой двухтактной или однотактной схеме с защитой от обратноходовых импульсов:
Отмеченный восклицательным знаком диод обязателен! Его роль может выполнять диодный мост при питании от сети или от понижающего трансформатора. Конденсаторы в первичной цепи должны быть достаточно высокого качества и большой емкости, чтобы полностью поглотить импульс обратного хода без заметного повышения напряжения. Все диоды должны быть достаточно быстрыми и выдерживать большой ток (серии HER..., например). В качестве диодов, параллельных полевикам, могут быть использованы защитные диоды самих полевиков, если они достаточно мощные.
Принцип действия защиты заключается в том, что в случае аварийной ситуации индуктивный выброс через защитные диоды поступает обратно в питание схемы, повышая напряжение на конденсаторах. Благодаря этому диод на входе закрывается, схема оказывается отрезана от питания и некоторое время питается исключительно от себя самой, постепенно растрачивая излишнюю энергию.
Двухтактная схема всегда прямоходовая. Для получения прямоходовой однотактной схемы достаточно убрать одну из отмеченных цветом частей - красную или синюю. Для получения обратноходовой схемы нужно убрать первичную часть одного цвета, а вторичную - другого. В однотактной обратноходовой схеме можно использовать обмотки первичной стороны с неодинаковым числом витков для получения большего напряжения на один виток. В двухтактной схеме на выходе можно использовать диодный мост, удвоитель или умножитель напряжения. В однотактной схеме умножитель или удвоитель ставить нельзя!
[Upd Dec 1, 2012: поправил опечатки]
nerv:
Спасибо. Все доходчиво объяснил.
А как на счет полумост/косой п.мост, мост? И чем отличаются п.мост от двухтакта? Жеательно так же, на пальцах.
Gall:
Ничем принципиально не отличаются. Это разные способы получения одного и того же результата. Слева направо: простая двухтактная, полумост, мост. В полумостовой схеме может отсутствовать любой из конденсаторов ("косая" схема), также возможна замена конденсаторов на другие цепи - в том числе с дросселями и резисторами. Нижеприведенный рисунок лишь иллюстрирует идею и не может служить образцом схемы.
Более правильно было бы разделять схемы следующим образом:
По методу снятия выходного напряжения - прямоходовые, обратноходовые.
По методу подачи первичного напряжения (для прямоходовых) - однотактные, двухтактные.
По схемотехнике первичной цепи (для двухтактных) - с двумя обмотками, полумостовая схема (два транзистора, но одна обмотка), мостовая схема (четыре транзистора).
Gall:
Кратко об основных процессах, происходящих в импульсных БП.
В основе любого блока питания лежит дроссель или трансформатор (как правило, с ферритовым сердечником), подключенный к источнику постоянного тока через коммутирующий элемент (транзистор, тиристор и т.д.). Коммутирующий элемент периодически открывается и закрывается. Это однотактный источник. Двухтактный источник состоит из двух однотактных, работающих поочередно, что позволяет полнее использовать сердечник трансформатора. Далее мы рассмотрим в основном однотактную схему.
Исходное состояние: ключ закрыт, тока нет. Ключ открывается. В катушке появляется возрастающий во времени ток. Скорость нарастания тока зависит от индуктивности. Здесь возможны два сценария: прямоходовой и обратноходовой.
В прямоходовом случае возникающую при этом ЭДС в трансформаторе используют во вторичной обмотке. При этом напряжение на вторичной обмотке определяется законом трансформатора, а накопленная в катушке к концу прямого хода энергия мала. Непосредственно после прямого хода следует пауза (обратный ход), во время которой схема возвращается в исходное состояние, а затем - новый прямой ход. Во время паузы можно исключить простой сердечника, если выполнить новый прямой ход на противоположную полярность, что и делается в двухтактных блоках питания.
В обратноходовом случае нагрузка во время прямого хода отсутствует, ток растет по закону, близкому к линейному, и к концу прямого хода достигает своего максимума I. В катушке оказывается накоплена значительная энергия, равная E=LI^2/2. В момент отключения тока эта энергия высвобождается в виде сильного броска (само)индукции (обратный ход). Если ключ работает достаточно быстро, этот бросок во времени может составлять десятки наносекунд, а его амплитуда (если ее ничто не ограничит) легко достигает многих киловольт. Однако обычно в этот момент к вторичной обмотке оказывается подключена нагрузка, и энергия уходит в нагрузку, а напряжение ограничивается в зависимости от ее мощности (и может быть любым). Если же нагрузка отсутствует, бросок напряжения обычно выводит из строя первичную цепь (или хотя бы сильно перегревает ее). Непосредственно после завершения обратного хода следует новый прямой ход, поэтому делать двухтактную схему не имеет смысла - для второго такта не остается времени.
Основной особенностью обратноходовых схем является накопление энергии в магнитном поле. Феррит не может накопить значительную энергию, не входя в насыщение, поэтому в обратноходовых трансформаторах сердечник выполняют с зазором, в котором и накапливается энергия. Существует расчет оптимального зазора в зависимости от требуемых параметров катушки.
Поскольку в обратноходовом блоке питания напряжение на выходе неопределенное, для получения нужного напряжения вводят цепь стабилизации. Ее действие основано на дозировании энергии прямого хода путем изменения длительности импульса с таким расчетом, чтобы напряжение на конденсаторе вторичной цепи оставалось постоянным. Это достигается введением обратной связи. Легко видеть, что без обратной связи обратноходовые блоки питания практически неработоспособны.
В прямоходовых (как двухтактных, так и однотактных) схемах обратноходовой режим является паразитным. Обычно при правильно подключенной нагрузке он не возникает, но вероятность его появления все равно заставляет использовать защитные цепи (диоды и т.д.). В мощных прямоходовых блоках питания, однако, остаточный ток прямого хода соответствует довольно большой энергии и вполне может вызвать серьезный обратный ход. В таких схемах применяют цепи рекуперации - вспомогательные конденсаторы и дроссели, возвращающие энергию обратного хода в питание или в нагрузку.
Помимо двух названных режимов, существует еще резонансный режим работы. Он возникает тогда, когда значительную нагрузку не подключают вообще - ни на прямом, ни на обратном ходу. В этом случае катушка копит все больше и больше энергии, вплоть до пробоя. В этом режиме работает классическая катушка Теслы. Практических применений, за исключением демонстрационных опытов с катушками, этот режим не имеет в силу своей нестабильности и зависимости от нагрузки.
nerv:
А как же особенности схем относительно выходной мощности? Однотакт мощей 3квт это конечно круто... но на этой мощности почему-то используют мост или полумост.
Так вот, собираюсь склепать БП для ИНП 6/90 электронный.
Есть такой вариант - генератор IR2153, драйвера IR4427, ключи аналог IRFP460. Планирую топологию п.мост, по два ключа в параллель в каждом плече.
Из плюсов - простой и не требует настройки.
Из минусов - нерегулируемый.
Вариант номер два - TL494, IR4427, IRFP460.
Из плюсов - полноценный ШИМ, возможность регулировки и стабилизации выходного тока, куча защит и пр, пр,пр.
Из минусов - совсем никогда не работал с этой микрой.
И теперь начинается куча вопросов:
Как организовать защиту по току в первичке транса
как организовать регулировку тока вторички
как ... стабилизацию тока вторички
... тепловую защиту
Ключи,дрова и генераторы заказал в платане, мелочевку куплю в своем городе.
Вот примерная схема силовухи. Я в чем-то ошибся?
Навигация
[0] Главная страница сообщений