Современная электроника №7/2019

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 75 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2019 Рис. 3. Эпюры сигналов ОПТ2 при запуске на активно-ёмкостную нагрузку Рис. 4. Функциональная схема ОПТ3 с общей шиной и импульсным режимом работы РЭ питания СВЭП, ток нагрузки увеличи- вается, и при напряжении на датчике тока U ДТ.ВЫКЛ = U ОП × (1+ R 1/ R 2) на выходе У скачкообразно устанавливается напря- жение U У.ВЫХ , на выходе драйвера Др – 0 и РЭ закрывается. Это выражение спра- ведливо при условии, когда R 1, R 2 >> R ДТ , что легко выполнить во всех практиче- ских реализациях ОПТ. Ток в дросселе L начинает уменьшаться, протекая теперь через замыкающий диод VD, нагрузку и датчик тока R ДТ . При напряжении на R ДТ U ДТ.ВКЛ = U ОП × (1+ R 2/ R 1)– U У.ВЫХ × R 2/ R 1 напряжение на выходе У вновь устанав- ливается на уровне 0, на выходе Др – напряжение U РЭ.ВКЛ , РЭ вновь откры- вается и процесс повторяется. Таким образом резисторами R1R2 реализо- ван гистерезис Δ U ДТ = U ДТ.ВКЛ – U ДТ.ВЫКЛ = = U У.ВЫХ × R 2/ R 1. От выражений напряже- ния переключения U ДТ.ВКЛ , U ДТ.ВЫКЛ через R ДТ просто перейти к соответствующим значениям токов I ДТ.ВКЛ и I ДТ.ВЫКЛ . С каждым периодом работы напря- жение на выходе ОПТ увеличивается до тех пор, пока на очередном периоде работы ток I ДТ уже не достигает значения I ДТ.ВЫКЛ . РЭ остаётся открытым и процесс включения заканчивается. ОПТ на этапе запуска работает как импульсный пре- образователь релейного типа, у которо- го меняется как длительность открыто- го состояния РЭ, так и длительность его закрытого состояния. Такой алгоритм включения обеспечивает минимальное время переходного процесса нараста- ния выходного напряжения ОПТ при фиксированном потребляемом токе среди всех других импульсных спосо- бов управления РЭ (ШИМ, ЧИМ). РЭ в режиме перегрузки или запуска работает в импульсном режиме. Мощ- ность, выделяющаяся на нём, многократ- но меньше аналогичного показателя структурыОПТ1, поэтому длительность перегрузки значения не имеет. Он, фак- тически, теперь является не ограничи- телем пускового тока, а просто ограни- чителем тока (ОТ), защищая узлыСВЭП во всех режимах работы, а не только при запуске. Так, например, при выходе из строя одного из модулей питания СВЭП ОПТ2 ограничивает потребляемый ток им и защищает его от полного разру- шения. Кроме того, в установившемся режиме LC-элементы устройства рабо- тают как помехоподавляющийфильтр с эффективным диапазономфильтрации до нескольких десятков МГц. В установившемся режиме суммар- ное падение напряжения на откры- том РЭ, L и ДТ практически не отли- чается от аналогичного параметра ОПТ1 и составляет для современных элементов доли вольта. Кроме того необходимо учитывать, что нагруз- ка должна выбираться на максималь- ное значение среднего выходного тока I ВЫХ.МАКС = = ( I ДТ.ВКЛ + I ДТ.ВЫКЛ )/2, хотя в импульсный режим ОПТ2 переходит при значении тока I ДТ.ВЫКЛ > I ВЫХ.МАКС . Особенностью рассмотренного ОПТ является отсутствие общего для входа и выхода провода, что ограничивает его функциональные возможности и сужа- ет область применения. Этот недостаток устранён в ОПТ, функциональная схема которого пока- зана на рисунке 4 [3]. Здесь, кроме пере- численных выше узлов, в состав ОПТ включён одновибратор Од. Назовём эту структуру ОПТ3. Максимальное значение тока через регулирующий элемент РЭ и R ДТ уста- навливается также, как и в ОПТ2. В уста- новившемся режиме работы при токе регулирующего элемента РЭ I РЭ < I РЭ.МАКС сигнал на выходе усилителя У максима- лен. Одновибратором Од он дискрими- нируется как логическая единица и на его выходе удерживается сигнал логи- ческого нуля. При этом РЭ открыт. При увеличении тока через него до значе- ния I РЭ.МАКС сигнал на выходе усилите- ля У уменьшается. Когда его значение достигнет уровня логического нуля, одновибратор Од запускается. Напря- жение на его выходе скачкообразно устанавливается на уровне логиче- ской единицы и удерживается в этом состоянии в течение времени задерж- ки t ЗАД , запирая РЭ на указанное время. Таким способом в ОПТ3 формируется пауза в работе РЭ, за время которой ток в дросселе L уменьшается. По оконча- нии паузы усилитель У и одновибратор U У.РЭ U РЭ.ВКЛ U ВЫХ t t t t ВКЛ I РЭ I РЭ I ДТ I ДТ.ВЫКЛ I ДТ.ВКЛ U ВХ U ВЫХ U ОП РЭ VD Од C L R ДТ У Общая шина Общая шина t ВКЛ I ДТ