Источник дополнительного питания для DC/DC преобразователя

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2019

Robert Sheehan

EDN

При разработке DC/DC преобразователей часто требуется дополнительный источник для питания схемы управления от нестабилизированного входного напряжения. Существует множество способов построения такого источника, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. В некоторых случаях используется схема запуска с «капельным подзарядом», в которой питание в нормальном режиме работы обеспечивается обмоткой обратной связи. Благодаря малому количеству деталей и циклической защите от короткого замыкания (если индуктивность рассеяния в обмотке обратной связи не приводит к ее остановке), эта конфигурация широко используется в индустрии источников питания. Однако для этой конфигурации характерны большое время включения и ограниченная величина емкости нагрузки, при которой может запускаться преобразователь. Другой популярный подход основан на использовании стабилизатора на основе проходного транзистора, часто в сочетании с дополнительной обмоткой для поддержания низкого рассеивания мощности в нормальных условиях работы. Хотя этот метод может обеспечить быстрый запуск, для него типично высокое рассеяние мощности во время короткого замыкания выхода. Попытки обойти эту проблему могут быть неприятными и сложными. Понижающий преобразователь не имеет этих недостатков, однако он может быть сложным и дорогим. В показанной на Рисунке 1 схеме высоковольтного преобразователя, служащего источником дополнительного питания, использованы шунтовой регулятор LT1431, дешевые транзисторы и готовый дроссель.

Рисунок 1.	Микросхема шунтового регулятора и горсть дешевых компонентов образуют эффективный и надежный источник дополнительного питания.

Схеме не нужен нагрузочный резистор или вспомогательная обмотка. Максимальное входное напряжение схемы, в данном случае равное 80 В, ограничено только выбором транзисторов Q₁ и Q₃. Схема работает как гистерезисный регулятор, называемый также пульсирующим регулятором, релаксационным генератором или релейным контроллером. Положительная обратная связь создается резисторами R₆ и R₇, отрицательная – элементами C₂, R₈ и R₉. При входном напряжении 48 В дроссель работает в режиме прерывистого тока, а частота переключения равна 50 кГц. Типовой КПД схемы равен 74% при входном напряжении 48 В и токе нагрузки 50 мА, что для источника смещения является вполне приемлемым показателем. Транзисторы Q₂ и Q₄ обеспечивают защиту от короткого замыкания. Типичное значение тока короткого замыкания составляет 120 мА. Многократное горячее подключение схемы происходит без каких-либо побочных эффектов.

Материалы по теме