(download) Импулсен регулатор на напон | Митко Толев

Импулсните регулатори на напони, коишто служат за намалување на напонот се познати под називот Buck/Step Down Switching Mode Power Supply Regulators.  

Во праксата се користат линеарни и импулсни регулатори за намалување на напони. Разликата е во начинот на регулација и искористување на непотребната енергија.

Кај линераните регулатори неискористената енергија од претворувањето се претвара во топлина и таа е засекогаш изгубена. Kaj импулсните регулатори неискористената енергија се претвора во магнетна или електростатска. Во некои случаи, при претворувањето, енергијата поминува од магнетна во електростатска или обратно.

Како се одвива претворувањето и регулацијата на напонот ќе го опишеме преку шемата (слика 1) каде се користи интегралниот регулатор LM2575.

Користејки ја шемата изработен е прототип на регулатор прикажан на слика 2.

На следната, слика 3, е прикажан распоредот на модулите во внатрешноста на регулаторот. Главни делови се транзистори, кои се користат во прекинувачки мод на работа, генератор на фреквенција и компаратор на напон. Другите делови во регулаторот се користат како помошни и не ги разгледуваме во описот.

На следната слика број 4 е прикажан упростениот модел на регулаторот. Сега е составен само од главните делови кои учествуваат во регулацијата: Генератор на пиласт напон, компаратор, засилувач на грешка и прекинувачки транзистор. Отпорниците, диодата, индуктивитетот и кондензаторот се делови кои не се вградени во интегралното коло, но имаат улога во регулацијата.

Кога се активира регулаторот, кондензаторот е празен, т.е. без напон. Овој напон се мери преку отпорниците и се споредува со референтниот напон. Бидејки измерениот напон е помал од референтниот, разликата се праќа на компараторот. Во компараторот разликата се споредува со напонот од пилестиот напон добиен од генераторот и ако е помал од компараторот, излегува сигнал кој го активира транзисторот.  Во тој момент транзисторот спроведува и струјата протекува од влезот, преку транзисторот, индуктивитетот и завршува на кондензаторот.

На следната слика број 5, во горниот дел е прикажан текот на струјата низ колото (on state). Струјата на почетокот поради инертноста на индуктивитетот почнува да тече од своја нулта вредност и почнува да расте до максимална вредност. Во исто време се полни кондензаторот. Кога измерениот напон на кондензаторот ќе биде поголем од референтниот напон, напонот на грешка се намалува до нулта вредност, чија вредност делува на компараторот, кој го исклучува транзисторот. 

Во моментот пред да исклучи транзисторот во индуктивитетот тече одредена струја, под чие дејство се формира магнетно поле.

Откако ќе се исклучи транзисторот, магнетното поле предизвикува самоиндукција во индуктивитетот. Индуцираната струја го задржува правецот на течење на струја, при што диодата почнува да проведува и кругот е затворен со диодата, индуктивитетот и кондензаторот, како што е прикажано на сликата број 5 во долниот дел (off state). 

Во двата случаи, дел од струјата тече низ потрошувачот кој е приклучен на излезот. Оваа струја во исто време го празни кондензаторот. За време кога е исклучен транзисторот, бидејки дел од струјата се користи во потрошувачот, почнува да се намалува магнетното поле во индуктивитетот, а исто така и напонот на кондензаторот. Кога измерениот напон на кондензаторот ќе стане помал од референтниот напон, тогаш се зголемува напонот на грешка, кој делува на компараторот за повторно вклучување на транзиторот.

Со повторното вклучување на транзисторот се повторува периодата за полнење на кондензаторот и формирање на магнетното поле во индуктивитетот. Полнењето на кондензаторот трае се додека измерениот напон не ја достигне вредноста на референтниот напон. 

По исклучување на транзисторот се повторува циклусот до празнење на кондензаторот.

Овие периоди се повторуваат за време на работата на регулацијата, во вид на импулси, поради што овој вид на регулатори се нарекуваат импулсни регулатори.

Формата на напоните и струите во регулаторот се дадени на следната слика број 6.

Вака добиениот напон на излезот има променлив карактер, т.е. пулсирачки. Овој пулсирачки напон генерира шум којшто пречи во работата на електронските уреди. За намалување на шумот се кристи излезен филтер којшто е прикажан на првата слика составен од индуктивитетот L2 и кондензаторот C2.

Автор: Митко Толев

.pdf од трудот

литература On Semiconductor