СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 76 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Импульсный ИП со стабилизированным выходом и низким уровнем пульсаций Часть 3 В статье описан сетевой импульсный источник питания со стабилизированным выходным напряжением ±20 В / 10 А и относительно низким уровнем пульсаций. Алексей Кузьминов (Москва) В ЫСОКОЧАСТОТНЫЙ LC- ФИЛЬТР И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР Оба выпрямленных напряжения – положительное (+25 нф) и отрицатель- ное (–25 нф) – с платы ВЧ-выпрямителя поступают на высокочастотный пас- сивный LC-фильтр (см. рис. 19). В этом фильтре используются два двухобмо- точных дросселя L1 и L2, предназна- ченных для подавления соответствен- но дифференциальной и синфазной составляющих пульсаций выпрямлен- ного напряжения. В дросселе L1 обмотки включены встречно. Следовательно, постоянные составляющие двух магнитных пото- ков, направленных навстречу друг к другу, взаимно уничтожаются, в ре- зультате чего подавляются диффе- ренциальные составляющие пульса- ций. Взаимоуничтожение магнитных потоков препятствует входу в насыще- ние сердечника магнитопровода даже при максимальном токе, что позво- ляет применять для магнитопровода материал (CF199) с максимально воз- можной магнитной проницаемостью (μ = 10 000). Расчёт такого дросселя не требуется, и ограничениями являют- ся только максимальная частота рабо- ты материала сердечника (до 100 кГц), его габаритные размеры, число витков и диаметр обмоточных проводов, кото- рые также определяют габариты дрос- селя. Дроссель L1 намотан на кольце Т2010 Cosmo Ferrites (D × d × h = 20 × 10 × × 10 мм). Каждая из обмоток содержит 14 витков провода ПЭТВ-2 диаметром 1,2 мм и имеет индуктивность 3,8 мГн. В дросселе L2 обмотки включены согласно. В этом случае подавляются синфазные составляющие пульсаций выпрямленного напряжения. В связи с тем, что магнитные потоки двух обмо- ток складываются, необходим неслож- ный расчёт числа их витков, при кото- ром материал сердечника не войдёт в насыщение при максимальном токе. Материал, используемый в подобных дросселях, должен иметь максималь- но возможную индукцию насыщения. Если раньше использовались материа- лы с B max = 0,4…0,5 Тл (альсифер, пермал- лой), то в настоящее время для подоб- ных целей применяются порошковые материалы с B max = 1,1 Тл (например, Cool Mμ) и даже 1,5 Тл (High Flux) произ- водства компанииMagnetics. Кольца из этих материалов доступныи недороги. Дроссель L2 намотан на кольце раз- мерами D × d × h = 26,9 × 14,7 × 11,2 мм из материала Cool Mμ с магнитной про- ницаемостью μ = 60 (марка сердечника 77894А7) двойным проводом ПЭТВ-2 диаметром 1,0 мм (каждая обмотка наматывается двойным проводом). Число витков каждой обмотки – 12. На рисунке 19 начало каждой обмот- ки отмечено звёздочкой (*). Индуктив- ность каждой из обмоток составляет 9,3 мкГн. При максимальном токе 10 А, протекающем по каждой из обмоток (встречно) и создающем магнитный поток, соответствующий току в 20 А, магнитная индукция составляет 0,99 Тл, что на 10% меньше максимально воз- можной магнитной индукции (1,1 Тл), при которой сердечник войдёт в насы- щение. Максимальная частота работы материала Cool Mμ с магнитной про- ницаемостью μ = 60 составляет 900 кГц. Конденсаторы C1–C6 – электролити- ческие алюминиевые, C7–C12 – элек- тролитические танталовые, предназна- ченные для поверхностного монтажа (размер B). Конденсаторы C13–C18 – керамические для поверхностного мон- тажа (размер 1206). Следует отметить, что LC-фильтр предназначен для подавления сигналов в диапазоне частот до 100 кГц. На сиг- налы низких частот (например, сете- вой частоты 50 Гц) и высоких частот (единицы и десятки МГц), которые воз- никают при переключении транзисто- ров, этот фильтр влияния не оказыва- ет. Эффективным способом подавления пульсаций в радиочастотном диапазо- не является использование специаль- ных ферритовых бусин [8]. Aопт Kопт +25 фвых -25фвх фвх +25 фвх +25 фвых -25 фвых +25 фвх +25 фвх -25 фвых -25 фвых +25 фвых -25 -25 фвх -25 фвх +25 фвх +25 нф -25 нф +25 -25 -25 фвых +25 фвых +25фвых +25 Плата предстабилизатора R1-R6, C1-C3 - 0603 SOT23-3 14 Плата ВЧ LC-фильтра C13-C18-0.1/50В_1206 C1-C6-470.0/35В C7-C12-2.2/35В_TB 21 41 12 B1-B4 –ТР2 B5-B8 –ТР4 Ферритовые бусины + C10 * * L2 2x9.3 мкГн R7 120K + C6 C17 + C1 R4 56K C2 0.1/50 + C9 + C2 C3 0.1/50 C13 + C12 R2-10К C16 + C5 + C7 C15 + C4 C8 + C18 C14 VD1 TL431A C1 4.7н/50 R3 300К R5 51К + C3 * * L1 2x3.8мГн + C4 4.7/35_TB R1 910 1 2 3 4 5 X1 RAZ2x5 R6 7.5K + C11 В1 В2 В7 В8 В4 В3 В6 В5 Рис. 19. Принципиальная схема LC-фильтра и предварительного стабилизатора © СТА-ПРЕСС