Рубрики
Электрическая сопоставимость

Маломощные источники питания для систем промышленной автоматики на микросхемах Power Integrations

аа Маломощные источники питания для систем промышленной автоматики на микросхемах Power Integrations Алексей Арбузов Для обеспечения функционирования и длительной надежной работы

аа
Маломощные источники питания для систем промышленной автоматики на микросхемах Power Integrations Алексей Арбузов

Для обеспечения функционирования и длительной надежной работы различной промышленной аппаратуры (счетчики электроэнергии, контроллеры, частотные преобразователи и т. п.) часто требуются дополнительные источники питания. Основной неувязкой при построении импульсных источников питания для этих целей является необходимость работы от трехфазной сети 380 В с просадкой напряжения до 85 В. К тому же требуется, чтоб источник питания продолжал нормально работать при пропадании одной либо 2-ух фаз.

Компанией Power Integrations разработаны и выпускаются микросхемы для построения импульсных источников питания в спектре выходных мощностей от 0 до 300 Вт. Посреди их есть семейства дешевых микросхем, которые специально оптимизированы на мощность до 10 Вт. Не так издавна инженерами Power Integrations было создано техническое решение (рис. 1) для источника питания трехфазного счетчика электроэнергии на базе семейства микросхем TNY-Switch-II. В стандартную схему включения микросхемы был добавлен высоковольтный MOSFET полевой транзистор, что позволило прирастить верхний предел спектра входных питающих напряжений до 450 В переменного тока. Используя это техническое решение, инженеры компании «Макрогрупп» разработали и сделали макеты источников питания и выпустили их виде 2-ух наборов для разработки (DAK — Design Accelerator Kit). Оба источника питания имеют три гальванически развязанных канала с независящей стабилизацией напряжения и защитой от перегрузки по току в каждом канале (благодаря установленным на выходе линейным стабилизаторам). По двум вторичным каналам обеспечивается крепкость электронной изоляции (вход/выход) более 4,5 кВ, а по третьему каналу — более 1,5 кВ. Источники питания отличаются друг от друга тем, что один оптимизирован под однофазовую, а другой под трехфазную сеть. На рис. 1 представлена схема импульсного источника питания для трехфазной сети мощностью до 1,5 Вт, реализованного на микросхеме TNY263P семейства TNY-Switch-II. Как видно, вся схема содержит маленькое количество частей. В ней употребляются дешевые, доступные на русском рынке радиокомпоненты.

Маленькое количество частей и высочайшая частота коммутации (132 кГц) позволяет расположить все элементы схемы источника питания на однобокой печатной плате размером 115×53 мм. На рис. 2 приведена фото данного источника питания.

Маломощные источники питания для систем промышленной автоматики на микросхемах Power Integrations
Рис. 2. Топология печатной платы импульсного источника питания мощностью до 1,5 Вт, реализованного на микросхеме TNY263P семейства TNY-Switch II

Источник питания работает от сети переменного тока 50 Гц, в спектре входных напряжений 85-450 В переменного тока и имеет на выходе три независящих канала со стабилизированным напряжением 5 В. Весь инвертор реализован на одном высоковольтном MOSFET полевом транзисторе и одной микросхеме, которая содержит высоковольтный полевой транзистор MOSFET (до 700 В), контроллер и несколько схем защиты (от перегрузки по выходу, перегрева, превышения допустимого уровня входного напряжения).

В многофункциональную схему источника питания входят: входной высоковольтный выпрямитель, выполненный на восьми стандартных диодиках 1N4007 (VD1…8); двунаправленный НЧ-фильтр (T2, C2, C3, С20); инвертор DA3 на TNY263P с частотой коммутации 132 кГц; импульсный трансформатор (T1) русского производства на сердечнике Е16; выходные выпрямители (VD1, VD7, VD10) на диодиках 1N4933; цепь оборотной связи с оптронной развязкой (DA5, VD15, R11, R12).

Хотелось бы направить внимание на схему ограничителя высоковольтного выброса («дребезга»), который появляется на выводе D микросхемы во время работы источника питания. В данной схеме употребляется стандартный диодик 1N4007 (VD6) с течением времени восстановления 2-3 мкс. Диодик не успевает закрываться на высочайшей частоте (1-15 МГц), по этому происходит понижение уровня высокочастотных колебаний. Вся ВЧ-энергия рассеивается на резисторе R5 (100 Ом). Не считая того, этот резистор ограничивает оборотный ток через диодик VD6 в момент включения высоковольтного транзистора VT1.

Данное техническое решение было испытано разработчиками нескольких русских компаний. Было получено несколько положительных отзывов на это техническое решение. В последнее время на российском рынке ожидается возникновение целого ряда электросчетчиков, в каких будут употребляться микросхемы семейств TNY-Switch-II.

На рис. 3 представлена схема импульсного источника питания мощностью до 1,5 Ватт, реализованного на микросхеме TNY263P семейства TNY-Switch-II для однофазовой сети.

Как видно, эта схема, так же как и рассмотренная выше, содержит маленькое количество частей. Практически конфигурации произошли только во входной цепи. Были убраны излишние диоды, резисторы и конденсаторы. В остальном различий нет.

Что все-таки дает разработчикам электрической аппаратуры внедрение микросхем Power Integrations? 1-ое — сокращение сроков и упрощение разработки источника питания. 2-ое — понижение габаритов источника питания и, соответственно, всего прибора. Третье — понижение цены устройства. 4-ое — увеличение технологичности и надежности источника питания в целом.