Промышленное оборудование, работающее от трехфазной переменной сети, зачастую требует дополнительного источника питания для запитки низковольтным постоянным напряжением аналоговой и цифровой частей. Примерами такого оборудования являются индустриальные контроллеры, системы бесперебойного питания, электронные расходомеры и пр.
Спецификация промышленного источника питания более жесткая, чем у обычного бытового источника питания. Это выражается не только в том, что на входе источника питания действует высокое трехфазное напряжение, но еще и в том, что промышленные источники питания должны сохранять работоспособность при существенном отклонении входного напряжения от номинального значения, включая провалы и броски напряжения, а также пропадание одной или нескольких фаз. Другими словами, источник питания должен сохранять работоспособность в диапазоне входных напряжений от 57 до 580 В.
Проектирования импульсного источника питания на такой широкий диапазон входных напряжений – это нетривиальная задача из-за высокой стоимости MOSFET транзистора и ограничений, связанных с работой ШИМ-контроллера в этом динамическом диапазоне. Технология StackFET использует комбинацию недорогого низковольтного MOSFET транзистора и микросхемы Power Integrations , которые в совокупности дают достаточно дешевый источник питания, способный работать в очень широком диапазоне входных напряжений.
Схема работает следующим образом. Трехфазный вход может быть выполнен по трехпроводной, четырехпроводной схеме или даже однофазным. Трехфазный выпрямитель состоит из диодов D 1- D 8. Резисторы R 1- R 4 осуществляют защиту от броска напряжения. Использование защитных резисторов с размыканием при перегрузке делает ненужным использование отдельных вставок плавких. Входное выпрямленное напряжение фильтруется П-образным фильтром, который состоит из С5, С6, С7, С8 и L1.
Резисторы R 13 и R 15 уравнивают напряжение на входных фильтрующих конденсаторах.
Когда открывается MOSFET микросхемы U 1, потенциал истока Q 1 понижается, ток затвора обеспечивается резисторами R 6, R 7 и R 8, соответственно емкость переходов VR 1… VR 3 отпирает Q 1. Диод Зенера VR 4 ограничивает напряжение исток-затвор приложенное к Q 1. Когда MOSFET U 1 закрывается, напряжение стока ограничивается на уровне 450 вольт ограничительной цепочкой VR 1, VR 2, VR 3. Любое дополнительное напряжение на конце обмотки будет рассеиваться на Q 1. Такое подключение эффективно распределяет суммарное выпрямленное напряжение на Q 1 и U 1. Резистор R 9 высокочастотный “звон” во время переключения транзисторов, а цепочка поглощения VR 5, D 9, R 10, поглощает избыточное напряжение на первичной обмотке, возникающее из-за индукции рассеяния трансформатора во время обратного хода.
Выходное выпрямление осуществляется диодом D 1. C 2 – выходной фильтр. L 2 и C 3 формируют вторую ступень фильтра для снижения нестабильности выходного напряжения.
VR 6 начинает проводить, когда выходное напряжение превышает падение на VR 6 и оптопаре. Изменение выходного напряжения вызывает изменение тока, текущего через диод оптопары U 2, который в свою очередь вызывает изменение тока через транзистор оптопары U 2. Когда этот ток превышает порог на выводе FB микросхемы U 1, следующий рабочий цикл пропускается. Заданный уровень выходного напряжения поддерживается путем регулирования числа пропущенных и совершенных рабочих циклов. Когда рабочий цикл начался, он закончиться, когда ток через микросхему U 1 достигнет установленного внутреннего предела. R 11 ограничивает ток через оптопару и устанавливает коэффициент усиления обратной связи. Резистор R12 подает смещение на VR6.
Эта схема защищена от обрыва петли обратной связи, КЗ на выходе, перегрузки благодарю функциям, встроенным в U 1 (LNK304). Так как микросхема запитывается прямо со своего вывода сток, не требуется отдельная обмотка питания.
Бандура Геннадий
Макро Групп
