СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 R1 R1 R2 C1 C1 C1 L1 VD1 VD1 VD1 VD2 Т н Т н Т н Т в Т в Т в Упр. Упр. Упр. а б в Импульсный ИП со стабилизированным выходом и низким уровнем пульсаций Часть 2 В статье описан сетевой импульсный источник питания со стабилизированным выходным напряжением ±20 В / 10 А и относительно низким уровнем пульсаций. Алексей Кузьминов (Москва) С НАББЕРЫ Эксперименты с транзисторами про- водились при использовании демп- фирующих цепочек, установленных со стороны стока транзисторов, посколь- ку без них транзистор мгновенно вый- дет из строя как от перегрузки по напря- жению, так и от перегрузки по току. Классический снаббер (см. рис. 13а) представляет собой цепочку, состоя- щую из высоковольтного сверхбыстро- го (Super Fast) диода VD1, подключён- ного к стоку транзистора. К этому диоду подключена цепь R1C1. При этом сток транзистора подключается к крайне- му выводу полуобмотки трансформа- тора (Тн), а RC-цепочка – к напряже- нию питания (Тв). Назначение снаббера – погасить высокочастотные колебания тока и на- пряжения, возникающие при выклю- чении транзистора. Дело в том, что паразитные ёмкости, сосредоточен- ные вокруг транзистора, и так называ- емая индуктивность рассеяния обмотки трансформатора образуют резонанс- ный контур, в котором циркулируют высокочастотные колебания с часто- той до нескольких десятков МГц. Хотя эти колебания постепенно затухают, время их затухания довольно велико и сравнимо с длительностью импуль- саШИМ. Амплитуда первых колебаний может достигать двойного напряжения питания, что мгновенно выведет тран- зистор из строя. Снабберная цепочка гасит эти коле- бания как по амплитуде, так и по вре- мени, принимая энергию колебаний на себя и рассеивая её в виде тепла. При этом резистор (например, R1 на рисунке 13а), естественно, нагревает- ся. Мощность рассеяния резистора при напряжении питания в 300 В может достигать нескольких ватт. Номи- нал резистора R1 составляет от 10 до 30 кОм, поэтому его мощность долж- на равняться 10 Вт и более (с двой- ным запасом). Ёмкость конденсатора C1, как правило, составляет от несколь- ких нанофарад до десятков нанофа- рад. Эффективность простых снаббе- ров невысока. Причиной тому большое рассеяние энергии. Второй тип снабберов – не диссипа- тивный. Их пример приведён на рисун- ке 13б. В снаббер включена дополни- тельная катушка индуктивности L1, которая при выключении транзисто- ра принимает энергию. Другими сло- вами, ток, протекающий через полуоб- мотку трансформатора, после выклю- чения транзистора перенаправляется в катушку L1, а затем возвращается обратно (то есть в источник питания) с помощью двух сверхбыстрых диодов VD1, VD2 и конденсатора C1. Эффек- тивность подобного снаббера чуть выше, чем предыдущего (см. рис. 13а), однако отсутствие резисторов приво- дит к тому, что от большого тока, посто- янно циркулирующего через диоды, последние сильно нагреваются и тре- буют дополнительного охлаждения. Эксперименты автора со снаббера- ми, представленными на рисунках 13а и 13б, показали, что их применение в двухтактной схеме связано с силь- ным нагревом резисторов и диодов, что снижает общую эффективность ИИП. Вероятно, поэтому двухтактная схема, несмотря на все свои достоин- ства, применяется только в тех случаях, когда напряжение питания не превы- шает 150 В. Если же напряжение пита- ния составляет 300 В, чаще использует- ся так называемая полумостовая схема, где на транзисторы подаётся половин- ное напряжение питания, то есть 150 В. Проблему со снабберами в двухтакт- ной схеме с использованием напря- жения питания 300 В удалось решить, используя рекомендации Ларри Мер- са (Larry Meares) [7]. В схему на рисун- ке 13а между диодом и RC-цепочкой был добавлен ещё один резистор – R1 (см. рис. 13в). В исходном снаббере (см. рис. 13а) использовался сверхбы- стрый диод MUR160 с максимальным током в 1А, обратным напряжением 600 В и временем восстановления 75 нс. Номинал резистора составлял 27 кОм, а ёмкость конденсатора – 100 нФ. В снаббере на рисунке 13в номинал резистора (R2) составил 100 кОм, а ёмкость конденсатора – 2,7 нФ, и был использован выпрямительный диод Рис. 13. Схемы снабберов: а – классический RCD-снаббер; б – недиссипативный LC2D-снаббер; в – 2RCD-снаббер