Беглый обзор топологий конверторов (продолжение)

Продолжение обзора начатого тут и тут. Посвящена некоторым полезным вспомогательным схемам.

Драйверы ключей и их питание
Публикаций на тему драйверов далеко не так много как конверторов, а уж схем питания для них и вовсе единицы. Тем не менее, то, что есть, сильно меняет представление о том, как вообще можно подходить к проблеме.

Резонансный драйвер ключа

Топология:


Диаграммы напряжений и режимов работы ключей:


Описана эта топология в подробностях вот тут.
Особенностью этой топологии является очень низкое потребление (не в ущерб скорости переключения, как в обычных драйверах). Потребляемая мощность около 25мВт на 100кГц и около 200 на 800кГц. Этого небольшого количества энергии достаточно, что бы «толкнуть» резонансный процесс в контуре образованном индуктивностью и емкостью затвора, а дальше процесс идет сам по себе. Прототип драйвера вообще не имеет электрических соединений (!), только три оптоволокна идущих к драйверу — по одному идут сигнал управления, а два служат для питания (фотодиоды на стороне драйвера генерируют достаточно тока для питания).

«Плавающее» питание для драйвера

В работе описана такая топология:

Эта топология «накачивает» выходную емкость до напряжения источника питания Vcc, а поскольку это напряжение «отмеряется» от стока транзистора S2, то оно может «плавать» вместе с ним в процессе работы схемы. При этом напряжение питания драйвера, для которого «землей» является та же самая точка (сток S2), остается стабильным. Для передачи драйверу сигнала можно использовать опторазвязку или готовые изолированные драйверы, например серии Si823x производства Silicon Labs. IMHO, с любительской «колокольни» такая схема представляет особый интерес, поскольку упрощает реализацию, скажем трехуровневых топологий — отпадает необходимость в намотке трансформаторов или дополнительных обмоток.

Схема запуска для преобразователя работающего от сети
В любительских конструкциях запуск преобразователя, как правило, делается либо «дежуркой», то есть от источника дежурного питания (реже), либо от цепочки из резисторов и стабилитрона (значительно чаще). При этом после старта преобразователя резисторы продолжают греть воздух, хотя сам преобразователь давно питается от дополнительной обмотки. Для решения этой проблемы существует такая элегантная схема:



Идея предельно проста — использовать для старта транзистор со встроенным каналом, работающий в режиме обеднения, который изначально открыт, без приложения каких-либо управляющих сигналов. Схема работает так: при подаче питания транзистор открыт и через него заряжается конденсатор фильтра питания C1. Когда напряжение на истоке транзистора превышает напряжение на затворе на величину порогового для данного транзистора, транзистор закрывается. Таким образом на выходе напряжение становится равным напряжению стабилитрона + пороговое транзистора. Для указанного на схеме транзистора пороговое в районе вольта с копейками. Когда схема стартует и начинает поступать питание от дополнительной обмотки трансформатора, напряжение на истоке поднимается еще чуть выше, транзистор остается надежно запертым и схема не потребляет от сети ничего, кроме токов утечки самого транзистора. Если по какой-то причине преобразователь остановился и напряжение на истоке упало ниже напряжения на затворе (+пороговое напряжение, естественно), схема автоматически включится и обеспечит питание. Меняя стабилитрон можно получить нужное напряжение питания для старта преобразователя. Указанный на схеме транзистор в корпусе SOT223 вполне доступен в продаже (и стоит вполне разумных денег), даже у нас. Помимо него есть BSS126 (в корпусе SOT23) и целые выводки аналогичных транзисторов от Supertex и IXYS. Увы, две последние фирмы практически не представлены в закромах наших продаваторов.

Продолжение следует...

UPDATE: добавил описание схемы запуска преобразователя.
UPDATE2: вот тут описана совершенно изумительная схема измерения тока на high side. Весьма примечателен тот факт, что схема базируется на токовом зеркале вместо традиционного операционника. Из этого вытекают несколько полезных фактов — схема очень проста и дешева, имеет неплохую линейность, легко адаптируется для работы в нужном диапазоне напряжений и имеет полосу пропускания на порядок лучше, чем схема на дорогом ОУ.
  • +7
  • 11 сентября 2013, 10:32
  • evsi

Комментарии (20)

RSS свернуть / развернуть
Ты б их хоть нумеровал, чтоли, а то я уже запутался)
0
  • avatar
  • Vga
  • 11 сентября 2013, 13:54
Как закончу — причешу. А я то пока не готов даже сказать, сколько точно частей будет :)
0
Неплохой обзор. Спасибо.
А то не всегда успеваешь следить за нововведениями в схемотехнике)
0
  • avatar
  • BenG
  • 11 сентября 2013, 14:02
Угу. А есть еще куча совсем свежих направлений, например преобразователи на переключаемых конденсаторах плавное регулировкой и мягким переключением. Тоже очень интересная тема, но я в последнее время стал сознательно ограничивать список тем, которые я копаю. Иначе копание вообще никогда не завершится.
0
Кинь потом все в силовую электронику.
0
Да, обязательно.
0
Добавил схему запуска преобразователя.
0
  • avatar
  • evsi
  • 12 сентября 2013, 00:03
evsi, так сайт ieee он же платный, зачем ты даёшь на него ссылку?
уж лучше б тогда или дал ссылку на другой рессурс или приатачил файлы, или строку запроса в гугл(пусть ищют).
Один фиг у доминирующего большенства нет желания там оплачивать доступ, это не говоря про то что дорого… Так что что есть ссылки на ieee, что нет — разницы никакой (для доминирующего большенства) :)
0
Ссылка в гугл ничего не даст. А вот ссылка на ieee пригодна для прямого копипаста в sci-hub.org/, которым, я полагаю, и воспользуется доминирующее большинство :)
0
sci-hub.org вариант. Замётано. ;)))
0
Добавлю, что оставлять ссылки на первоисточник это просто правило хорошего тона (как минимум).
0
Добавил линк на очень симпатичную и простую схему измерения тока на high side.
+1
0
Оказывается, и линуксоиды способны давать ссылку на файлы со своего десктопахомяка.
0
Это ссылка не из десктопа, а из хрома.
0
Я не говорил «из», я говорил «на».
на файлы со своего хомяка.
0
Да, точно, вечно путаю ссылки в хроме. Сейчас в статье поправлю.
0
Поправил.
0
Насколько я понял из комментариев в другом топике, на схеме запуска преобразователя указан неправильный транзистор. Поправь чтоль)
0
  • avatar
  • Vga
  • 21 мая 2014, 09:07
Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.