Источник питания для двигателей постоянного тока с возможностью изменения скорости вращения на базе микросхем Power Integrations

Спецификация:

 

• Входное напряжение: 90-265 V AC.
• Выходное напряжение: 12 V.
• Выходная мощность: 35 W (75 W - пиковая).
• Топология: обратноходовая.
• Микросхема: PKS606Y.
• Применение - питание двигателей постоянного тока.

Преимущества конструкции:

1. Схема заменяет источник питания с 2 - мя ступенями линейный ИП и чоппер, простым одноступенчатым источником питания.
2. Не требуется использовать чоппер, обычно используемый для получения контроля скорости двигателей постоянного тока.
3. Скорость двигателя контролируется небольшим потенциометром или постоянным напряжением от 3,6 V DC до 10 V DC.
4. Низкое число компонентов. В данном ИП задействованы всего 47 компонентов.
5. КПД >77% (при нагрузке 35 W).
6. Соответствует стандарту EN55022 В.
7. Схема управления работает стабильно во всем диапазоне скоростей двигателя.

Схема источника питания (кликните на рисунке для увеличения).

 

Описание работы:

Обратноходовый преобразователь, показанный на рис. выше использует микросхему PKS606Y семейства PeakSwitch от Power Integrations. Источник питания питает двигатель мощностью 35 W, при этом при старте обеспечивает пиковую мощность до 75 W. Скорость вращения регулируется 2мя методами:

1) Потенциометром R 20, подсоединенным на выводы J3.

2) Постоянным напряжением 3,6...10 V DC от внешнего источника питания подсоединенного к J4.

Скорость вращения двигателя зависит от постоянного напряжения на выходе источника питания.

Контроллер в микросхеме U1 получает сигнал обратной связи с выхода источника питания и на его основании включает или нет преобразование встроенного MOSFET транзистора. Поддержание нужного уровня напряжения осуществляется путем совершения или пропуском рабочих циклов. Выходное напряжение распознается последовательной цепью R12, диодом Зенера VR2 и светодиодом в оптопаре U2 (включенным в парралель с R13). Как только выходное напряжение поднимается выше допустимого, ток начинает течь через VR2 засвечивая светодиод в U2, что в свою очередь отпирает транзистор Q3. Q3 в свою очередь открывает ток на вывод EN/UV микросхемы U1, при этом микросхема начинает пропуск рабочих циклов соответвтенно меньше энергии передается в нагрузку и напряжение падает. Как только оно достигает нужного уровня, преобразование возобновляется.

Напряжение с обмотки смещения (выводы 4 и 5 трансформатора T1) выпрямляется и фильтруется элементами D7 и С6 и запитывает током U1 через R7. Цепь распозавания входного переменного напряжения составлена из элементов D5, C7, R5 и R6. Эта цепь реализует защиту от пониженного входного напряжения, а также включает функцию "защелки" микросхемы U1. Функция частотного джиттера микросхемы U1 в сумме с экранными обмотками трансформатора и двумя небольшими Y-конденсаторами (С10 и С19) снижает уровень наведенных ЭМИ. Это позволяет использовать на входе один фильтр (L1), небольшой X-конденсатор (С3) и 2 Y-конденсатора (C1 и С2) и при этом истояник питания будет соответствовать требованиям по ЭМС стандарта EN55022 B. Цепь R3, C5, D6 и VR1 поглощает высоковольтный выброс и держит напряжение на стоке MOSFET транзистора микросхемы U1 на безопасном для него уровне 700 В.

Графики работы источника питания:

1) Зависимость КПД от выходной мощности.

 

2) Уровень наведенных ЭМИ. (Vin=230VAC, Iout=4А (48W)).

 

Параметры трансформатора.

Параметры трансформатора.
Материал сердечника	PC40EE25-Z
Каркас	EE25 Вертикальный
Детали обмоток	1/2 Первичной: 19в, 2х31AWG Смещения: 5в, 2x29AWG Вторичная: 4в, 4x23 AWG Экранная: 7в. 4x23 AWG 1/2 Первичной: 19в, 2х31AWG
Порядок намотки (номера выводов)	1/2 первичной (1-3), смещения (4-5), вторичная (7,8-9,10), экранная (1-н.с.), 1/2 первичной (3-2)
Индуктивность	145 uH
Индукция рассеяния	5,4 uH
Резонансная частота первичной обмотки	3,4 MHz (минимум)

Особенности дизайна:

* Управление вращением двигателя внешним напряжением осуществляется следующим образом: напряжение меньше 3.6 VDC устанавливает выходное напряжение на уровне 12 Вольт (что соответствует максимальной скорости врещения), напряжение больше 7 VDC устанавливает выходное напряжение на уровне 2 Вольт (наименьшая скорость вращения).

* Если для управления вращенем будет использован резистивный способ, необходимо удалить перемычку JP3.

* Если двигатель будет остановлен внешним воздействием более чем на 30 ms, срабатывает защита микросхемы U1 и источник питания "защелкивается". При этом питание нагрузки не произойдет пока с входных клемм не будет снято напряжение и не приложено вновь. Если функция защелки не нужна, ее можно убрать, путем неустановки следующих элементов: D5, C7, R5 и R6.

www.powerint.ru

Геннадий Бандура - [email protected]
Бренд-менеджер Power Integrations
МАКРО ГРУПП