2.1.2 Расчет схемы электрической и выбор элементной базы устройства

Правильно сделанный выбор элементов во многом определяет надежность модуля, технологичность его конструкции и, в конечном счете, экономичность разрабатываемой конструкции в целом.

Целью применения модуля является снижение стоимости аппаратуры ЦАТС за счет применения в ТЭЗах Б5 и Б5/1 модулей питания отечественного производства взамен используемых в настоящее время модулей PKE 4411 PI и PKG 4611 PI производства фирмы ERICSSON Microelectronics.

Чтобы снизить общую себестоимость модуля, целесообразно применять в нем современные специализированные микросхемы, предназначенные для импульсных источников питания, включающие в себя:

ШИМ контроллер;

силовой транзистор;

схему защиты от короткого замыкания на выходе;

встроенную защиту от перегрузки по току;

тепловую защиту;

На сегодняшний день имеется большое число компаний, производящих микроэлектронные изделия: International Semiconductors, Power Integration, International Rectifier, SGS-Thomson, Siemens.

Из перечисленных выше фирм, можно выделить Power Integration, которая хорошо зарекомендовала себя в производстве специализированных микросхем для импульсных источников питания, как производитель наиболее надежных и в то же время доступных микроэлектронных изделий.

Фирма Power Integration предлагает специализированный программный продукт PI EXPERT (http://www.powerint.com) для расчета обратноходовых преобразователей на микросхемах серии DPA.

С помощью программного продукта PI EXPERT рассчитываем обратноходовой DC/DC преобразователь, для этого задаем программе исходные данные:

входное напряжение min, В48;

входное напряжение max, В72;

выходное напряжение, В5;

выходная мощность, Вт30;

min напряжение включения, В50;

max напряжение выключения, В70.

Назначение выводов микросхемы:

(CONTROL) - используется для авто-перезапуска и подключения компенсационного конденсатора.

(LINE-SENSE) - вывод для подключения токоограничивающего резистора.

(EXTERNAL CURRENT LIMIT) - используется для установки предельного тока и для дистанционного ВКЛ/ВЫКЛ. При замыкании на 4-й вывод функции этого вывода отключаются.

(SOURCE) - общая контрольная точка.

(FREQUENCY) - вывод предназначен для выбора частоты переключений:

Рассмотрим основные цепи преобразователя МП-30, электрическая принципиальная схема которого представлена в графическом материале.

На выводы модуля "+IN" и "-IN" подается входное напряжение; C1, L2, СЗ, С6 образуют входной фильтр, настроенный на частоту фильтрации 400 кГц, который предназначен для защиты питающего источника от коммутационных помех с частотой 400 кГц.

Обмотка TV 1.1, VD1, С2 и транзистор оптрона VT1.2 образуют обратную связь для регулирования ШИМ, которая подается на вывод "С" микросхемы DA1 через полосовой фильтр, образованный на R1, С4, С5 и устраняющем коммутационные помехи оптроне.

Резистором R5 осуществляется ограничение выходного тока преобразователя, а при помощи R4 устанавливается входной диапазон напряжений.

Вторичная обмотка трансформатора TV1 разбита на две части с целью снижения напряжения на выпрямляющих диодах VD2 и VD3.

Выходной фильтр выполнен на С11, L2, С14 (С12, L3, С15); конденсаторы С10 и С12 используются для снижения высокочастотных пульсаций.

На элементах С14, R12 (С 10, R8) выполнена цепь компенсации выброса восстановления на выпрямляющих диодах, выходное напряжение подается на выводы "+ OUT и "-OUT.

Цепь обратной связи для регулирования ШИМ выполнена на элементах: VT1.1, R14, R16 и компараторе на микросхеме DA2 (TL431).

Для частотной коррекции обратной связи применен фильтр на элементах С11, R10, R11, С13.

Плавный запуск преобразователя, предназначенный для устранения переходных процессов на выходе, выполнен на цепи VD3, R13, R15, С15.

Резисторы R13 и R15, применяемые в выходных цепях, предназначены для "подгрузки" преобразователя в случаях работы без нагрузки, то есть в режиме холостого хода. Диоды VD3 устраняет перекос напряжения на конденсаторах С14 и С16 выходного фильтра.

Цепь обратной связи, предназначенная для снижения уровня коммутационных помех на выходе преобразователя, выполнена на R6 и С8.

Вывод "TRIM" преобразователя предназначен для плавного регулирования выходного напряжения в пределах ±5B, которое осуществляется при помощи делителя на резисторах R9, R8 и R7; резистор R6 предназначен для выравнивания диапазона регулирования.

Для защиты ключевого транзистора микросхемы от опасных выбросов напряжения между силовыми электродами, вызванных индуктивностью монтажа, применяется защитный диод TRANSIL (VR1).