СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №6/2015

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 77 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2015 Ферритовая бусина представляет собой цилиндр с отверстием для прово- да, расположенным по его оси. Матери- ал, из которого изготавливают бусины, имеет очень низкую магнитную про- ницаемость (μ = 5…10), поэтому бусина добавляет очень малую индуктивность (единицы и десятки нГн). Диаметр цилиндра – от единиц до нескольких десятков миллиметров. Существуют бусины с двумя отверстиями (их назы- вают трансфлюксорами), четырьмя и даже с бо ′ льшим количеством отвер- стий, а также бусины для поверхност- ного монтажа. В описываемом ИИП используют- ся бусины диаметром 6 мм (B1–B4) с двумя отверстиями и четыре бусины диаметром 12 мм (B5–B8) с четырьмя отверстиями (см. рис. 19). Через эти бусины пропускаются провода, идущие от ВЧ-выпрямителя (+25 нф и –25 нф) к LC-фильтру, и провода, идущие от LC-фильтра к линейным стабилизато- рам (+25 и –25). Кроме того, на провод с выходными напряжениями ИИП так- же надеты бусины, но большего разме- ра. Несмотря на свою простоту, малый размер и достаточно низкую стоимость, ферритовые бусины могут на порядок и более снизить уровень радиочастот- ных пульсаций [8]. Об этом необходимо помнить при конструировании ИИП. Разводка платы высокочастотно- го LC-фильтра приведена на рисун- ке 20. Плата крепится ко дну корпу- са двумя карболитовыми уголками через крепёжные отверстия КО1 и КО2 (см. рис. 21). Дроссель L2 установлен на плате горизонтально и крепится к ней винтом, а дроссель L1, ввиду мало- го диаметра, установлен вертикально и крепится к плате изолированным металлическим хомутом. Пластина из карболита с двумя рядами по 5 лепест- ковых контактов (X1) крепится к пла- те фильтра с помощью двух металли- ческих стоек (см. рис. 21). Плата предварительного стабилиза- тора (см. рис. 19) – устройство с оптро- ном и параллельным стабилизатором на микросхеме TL431 (КР142ЕН19А). Оно используется практически во всех ИИП обычно в паре с оптроном марки PC817 в корпусе DIP. Работает устрой- ство очень просто. При увеличении тока нагрузки ИИП выходное напряжение падает, что приводит к уменьшению тока через параллельный стабилиза- тор TL431 (VD1 на рис. 19). Это приво- дит к уменьшению тока через светоди- од оптрона PC3H7 (ОПТ1 на рис. 10), расположенного на плате контролле- ра. В результате уменьшается ток фото- транзистора оптрона и растёт напря- жение на нём, что приводит к увеличе- нию длительности импульсов ШИМ, и, в своюочередь, к росту выходногона- пряжения, которое восстанавливается примерно до первоначального значения. Плата предварительного стабилиза- тора соединяется с платой контролле- ра экранированным кабелем, по кото- рому на анод светодиода оптрона пода- ётся сигнал А опт , а на катод – сигнал К опт (см. рис. 19). Сигнал К опт соединяется с экраном, на который надета изолиру- ющая трубка. Сигнал А опт передаётся по проводу (МГТФ 0,05), идущему внутри экрана. Резисторы R2 и R3 ограничива- ют ток через оптрон и VD1, резистор R1 определяет начальный ток VD1, когда ток через оптрон отсутствует. Соотно- шение резисторов R5 и R6||R7 опреде- ляет выходное напряжение предвари- тельного стабилизатора, составляющее около 20,5 В. Цепочка R4C1C2 опреде- ляет время реакции стабилизатора на изменение выходного напряжения. Конденсаторы C3 и C4 снижают уро- вень помех в сигнале, который подаёт- ся на вход (Ref) VD1. Несмотря на простоту схемы пред- варительного стабилизатора, точный расчёт номиналов резисторов на осно- ве справочных данных невозможен, так как параметры активных элемен- тов имеют достаточно большой раз- брос. Например, передаточная функ- ция оптрона PC3H7, то есть соотно- шение тока светодиода и выходного тока фототранзистора (Current Transfer Ratio – CTR), нормируется в диапазо- не 20…400%. Кроме того, достаточно высокий коэффициент усиления тока в ответ на изменение напряжения на выводе Ref параллельного стабилиза- тора (в нём применяется операцион- ный усилитель) может привести к воз- никновению паразитных колебаний. Ко всему прочему, не известен закон, по которому изменяется длительность импульсовШИМ в зависимости от тока светодиода оптрона, а также зависи- мость выходного напряжения от дли- тельности импульсов ШИМ. По этой причине была измерена зависимость длительности импуль- сов ШИМ-контроллера от тока через светодиод оптрона PC3H7. Для это- го к стабилизированному источни- ку питания +5 В последовательно со светодиодом оптрона был подключён переменный резистор, вращая движок которого можно было регулировать ток через светодиод. Ток через светодиод и напряжение на светодиоде измеря- лись двумя мультиметрами. К выво- дам драйверов контроллера OUT1(5) и OUT2(6) был подключён осцилло- граф для наблюдения за длительностью импульса ШИМ. Второй стабилизиро- ванный источник питания +12 В для питания контроллера был подключён к одному из диодов VD2 (см. рис. 10). ЧастотаШИМ составляла 60 кГц, а мак- симальная длительность импульсов – около 7 мкс. Были сняты показания тока через каждуюмикросекунду плюс одно измерение при 0,5 мкс, а показа- ния напряжения – в двух крайних точ- ках: при длительности импульса в 1 мкс и 7 мкс. Установленная зависимость всё прояснила (см. табл. 3). На основе упрощённой схемы предварительного стабилизатора (см. рис. 22) был произведён расчёт и найдены предварительные номина- лы резисторов. Выходное напряжение U вых = 20,5 В, опорное напряжение на входе Ref параллельного стабилиза- тора TL431, равное U Ref = 2,5 В, мини- Рис. 20. Разводка платы ВЧ-фильтра Рис. 21. Фотография ВЧ-фильтра © СТА-ПРЕСС