Vážení zákazníci, dovolujeme si Vás upozornit, že na tuto ukázku knihy se vztahují autorská práva, tzv. copyright. To znamená, že ukázka má sloužit výhradnì pro osobní potøebu potenciálního kupujícího (aby ètenáø vidìl, jakým zpùsobem je titul zpracován a mohl se také podle tohoto, jako jednoho z parametrù, rozhodnout, zda titul koupí èi ne). Z toho vyplývá, že není dovoleno tuto ukázku jakýmkoliv zpùsobem dále šíøit, veøejnì èi neveøejnì napø. umis ováním na datová média, na jiné internetové stránky (ani prostøednictvím odkazù) apod. redakce nakladatelství BEN technická literatura redakce@ben.cz
než je cca 5 [cm] od obvodu LT1070, doporučuje se blokovat napětí U IN kondenzátorem C IN kapacitě cca 100 [µf]. 12.3 Obvod MC34060 Obvod MC34060 vyráběný firmou TEXAS INSTRUMENTS je přesným ekvivalentem stejného výrobku fy MOTOROLA, jehož vnitřní zapojení je na obr.10.48. Všechny aplikace a parametry jsou shodné. 12.4 Obvody řady SG2524 V této řadě vyrábí fa TEXAS INSTRUMENTS obvody SG2524 (teplotní rozsah od 25[ C] do +85[ C]) a SG3524 (teplotní rozsah od 0 do +70[ C]). Jsou přesným ekvivalentem původního typu od výrobce SILICON GENERAL (stejně jako typy od fy LINEAR TECHNOLOGY, kap.11.3.). Pro návrh kmitočtu oscilátoru výrobce udává empirický vztah: f osc =1,30/(R T.C T )[khz;µf,kω] a současně doporučuje jako optimální volbu kondenzátoru v mezích 1 [nf] < C T < 0,1 [µf] a odporu 1,8 [kω] <R T < 100 [kω]. Potom je kmitočet možno nastavit v rozmezí 140 [Hz] < f osc < 500 [khz]. Lépe popisuje časovací poměry graf na obr.12.6. Současně volbou kapacity C T se však volí i minimální doba rozepnutí t 2min (DEAD TIME), obr.12.7. Pokud chceme vypnout výstupní impulzy, stačí zkratovat výstup oscilátoru (svorka 3) na zem a tím zamezit přenosu impulzů z oscilátoru do následujících obvodů. Pokud chceme jedním obvodem SG2524 synchronizovat druhý, pak frekvenci udává řídicí obvod (MASTER) a časová konstanta R T. C T řízeného obvodu (SLAVE) musí být o cca 10 [%] delší. Připojení výstupního napětí k chybovému zesilovači EA závisí na polaritě výstupního napětí. Pro kladné výstupní napětí užijeme způsob na obr.12.8 a pro záporné zapojení na obr.12.9.
Obr.12.6 Závislost kmitočtu na R T a C T Obr.12.7 Nastavení minimální doby rozepnutí
Obr.12.9 U OUT <0 Velikost (absolutní hodnota) výstupního napětí je dána v obou případech vztahem: U OUT =U REF.(R 1 +R 2 )/R 2, kde pro shodné zatížení obou vstupů EA se doporučuje platnost vztahu: R 1.R 2 /(R 1 +R 2 )=R 3.R 4 /(R 3 +R 4 ) = 2,5 [kω]. Obr.12.8 U OUT >0 Vstupy proudového omezení + CL (= CURRENT LIMIT, svorka 4) a CL(svorka 5) se mohou připojit přímo na snímací odpor proudu R SC,zařazený v okruhu proudu (bez obrázku). Napětí na něm však je vždy U CL = 200 [mv], takže pro velké hodnoty proudů vychází hodnota odporu R SC malá a těžko realizovatelná.
Obr.12.10 Snímání velkého proudu Proto snímání proudu lze provést způsobem, popsaným na obr.12.10, kde se využívá jak úbytek napětí na snímacím odporu R SC, tak úbytek napětí, který si vytvoříme pomocným děličem R 1 R 2. Platí tedy vztah pro tato napětí: U CL =U SC U 2. Úbytek napětí na odporu R SC je dán procházejícím proudem I OUT (proud děličem R 1 R 2 lze zanedbat): U SC =R SC.I OUT. Úbytek napětí na odporu R 2 je dán výstupním napětím: a napětí U CL = 0,2 [V] je konstantní. U 2 =U OUT.R 2 /(R 1 +R 2 ) Obr.12.11 Snímání malých proudů
Porovnáním těchto rovnic dostaneme: I OUTMAX =U CL /R SC +U OUT.R 2 /{R SC.(R 1 +R 2 )}, kde vlastní zvýšení reprezentuje druhý člen v součtu, takže první člen může být menší, tj. odpor R SC ohmicky vyšší. Roste tím ale výkonová ztráta na odporu R SC. Opačným případem je situace, kdy malý proud nestačí na R SC vyvolat úbytek U CL = 200 [mv] a museli bychom volit hodnotu R SC nepřiměřeně vysokou. Tuto situaci lze řešit posunutím odporu R SC před dělič R 1 R 2, obr.12.11. Tentokrát platí vztah: což po dosazení vede na: U CL =U SC +U 2, I OUTMAX =U CL /R SC U OUT.R 2 /{R SC.(R 1 +R 2 )}, kde druhý člen snižuje hodnotu proudu i při volbě malého odporu R SC včlenu prvním. Výstupní obvody SG2524 mohou být vzhledem k vyvedeným vývodům obou tranzistorů na svorky pouzdra velmi různorodé. Obr.12.12 Výstupní obvody s kondenzátory
Jednak lze využít obvod pro spínání externích kapacit, obr.12.12, jednak pro spínání externích indukčností, obr.12.13 a nakonec ve spolupráci s transformátory, obr.12.14. Tranzistory T 1 a T 2 na uvedených obrázcích jsou vnitřní tranzistory v integrovaném obvodu, diody a kondenzátory jsou externí. Protože tranzistory T 1 a T 2 spínají střídavě, při sepnutí T 1 je T 2 rozepnut a na obr.12.12.a se nabíjí oba kondenzátory C 1 a C 2 zapojené do série na vstupní napětí U IN. Na kondenzátoru C 2 je tedy vždy napětí menší než U IN. V následující půlperiodě spíná T 2 a rozpíná T 1 a kondenzátor C 1 je přes T 2 a D 2 vybíjen. Na obrázku 12.12.b se přes diodu D 1 nabíjí výstupní kondenzátor C 2 na napětí U IN během sepnutého tranzistoru T 1. Jakmile sepne tranzistor T 2 a T 1 rozepne, je kondenzátor C 1 nabíjen z +U IN přes D 3 a sepnutý T 2. Nabije se na napětí téměř U IN s polaritou plus vpravo. Po sepnutí tranzistoru T 1 a rozepnutí T 2 je zdroj U IN spojen do série s napětím na C 1 a tímto napětím o velikosti téměř 2.U IN se nabíjí kondenzátor C 2. Invertor v zapojení na obr.12.12.c nejprve přes sepnutý tranzistor T 1, diodu D 1 a diodu D 2 nabíjí kondenzátor C 1 aby jej v následující polovině cyklu připojí tranzistorem T 2 k zemi kladnou svorkou. Tím je na výstupním kondenzátoru napětí téměř U IN. Dioda D 3 brání přepolarizování výstupního kondenzátoru na kladnou polaritu. Pokud na místě diod ve všech uvedených zapojeních užijeme Schottkyho diody, budou ztráty napětí minimální. Používání obvodu SG2524 v těchto aplikacích je poměrně drahé, jsou především určeny pro zapojení s cívkami, obr.12.13. Obrázek ukazuje opět základní tři zapojení pro snižování vstupního napětí na obr.a), pro zvyšování vstupního napětí obr.b) a pro inverzi vstupního napětí c). Ve všech zapojeních je zapotřebí pouze jeden tranzistor, takže můžeme oba tranzistory T 1 a T 2 zapojit paralelně. Zdvojnásobí se frekvence spínání proudu do indukčnosti. Proud, který pro jeden tranzistor je 100 [ma], pro dva tranzistory paralelně zůstává pouze 100 [ma], tranzistory totiž nespínají současně! Nejčastější užití obvodu SG3524 je však tam, kde lze účelně využít oba vnitřní spínací tranzistory a hlavně omezit velikost stejnosměrného sycení magnetického jádra transformátoru. To je možné v základním zapojení s výstupním transformátorem se symetrickým vinutím (PUSH-PULL) na obr.12.14. Praktické zapojení zdroje 5 [V] / 5 [A] na tomto principu je možno s obvodem SG2524 realizovat podle zapojení na obr.12.15. Výstupní napětí U OUT = 5 [V] je přivedeno přes dělič 5[kΩ] 5[kΩ] na invertující vstup zesilovače regulační odchylky EA (svorka 1 na obr.11.54) stejně jako napětí referenční U REF = 5 [V] přes druhý dělič 5[kΩ] 5[kΩ] na jeho vstup neinvertující (svorka 2). Výstup referenčního napětí (svorka 16) je blokován kondenzátorem M1.
Obr.12.13 Výstupní obvody s cívkami Obr.12.14 PUSH PULL Kmitočet vnitřního oscilátoru, určený hodnotou odporu R T =2[kΩ] a kondenzátoru C T = 10 [nf] je podle grafu výrobce f osc = 50 [khz].
Obr.12.15 Zdroj 5 [V] / 5 [A] Vnitřní tranzistory jsou pouze užity jako budící pro externí dvojici NPN tranzistorů, jejichž proud báze je omezován pomocí odporů R B =1[kΩ] na hodnotu: I B =(U IN U CES U BE U SC )/R B = =(28 1 0,7 0,2) / 1.10 3 = 26 [ma]. Emitorový (a tím přibližně i kolektorový) proud externích tranzistorů je omezován na hodnotu: I EMAX =U CL /R SC = 0,2 / 0,1 = 2 [A]. Odpory 100 [Ω] v bázích externích tranzistorů zaručují, že tyto tranzistory nesepnou zbytkovými proudy tranzistorů interních. Kompenzační člen je navržen pro fázový úhel: α LR = α CR = arc tg (R C /X C )= = arc tg (2. π. 50.10 3. 20.10 3. 1.10 9 ) = 80,96 [ o ]. Převod transformátoru navrhneme z následující úvahy: pro výstupní napětí U OUT = 5 [V], úbytek napětí na diodách cca U F = 0,7 [V] a úbytek na filtrační cívce U LF = 0,3 [V] potřebujeme na sekundáru transformátoru Tr napětí U 2 6 [V].
Obr.12.16 Zapojení spínaného zdroje 5 [V] / 1 [A] Na primáru je k dispozici napětí U IN U CES =28 1 27 [V]. Převodní poměr je dán vztahem: N 2 /N 1 =U 2 /U 1 =6/27=0,22. Konečně uvážíme-li možnost kolísání vstupního napětí (podstatná je jeho minimální hodnota) a ztráty na transformátoru (nemá účinnost 100 [%]), volíme: p=n 2 /N 1 =0,25=5[-]/20[-]. Pokud nepožadujeme vysoké výstupní proudy ze zdroje, lze předcházející zapojení modifikovat na zapojení bez transformátoru, jehož správný návrh vždy komplikuje konstrukci spínaného zdroje. Upravené zapojení pro I OUT = 1 [A] je na obr.12.16. Pro jednoduchost řešení je zde užit PNP Darlington se zabudovanými ochrannými odpory, takže pouze omezujeme odporem R B =3[kΩ] velikost proudu báze TIP115 na: I B =(U IN U BE1 U BE2 U CES )/R B = = (28 0,7 0,7 1) / 3.10 3 = 8,5 [ma].