НАЧАЛЬНЫЙ ЗАПУСК ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ РАЗВЯЗКА ОТ СЕТИ

Для преобразователей ИИЭ, работающих как в режиме с внешним задающим генератором, так и в режиме автоколебаний, существует проблема первоначального запуска при включении в сеть. В первом случае, для того чтобы заработал внешний генератор, необходимо подать на него питание, полученное непосредственно от сети. Для второго случая характерен жесткий режим самовозбуждения, когда для возникновения автоколебаний необходим однократный внешний «толчок».

га

тз

Схема зг и Ш

пТсЗ

в

Рис. 18. Схема первоначального запуска преобразователя с дополнительным трансформатором

Рассмотрим варианты первоначального запуска преобразователей с внешним возбуждением. Наиболее простой вариант - использование дополнительного маломощного сетевого трансформатора (рис. 18). При этом легко решаются вопросы стабилизации выходного напряжения и гальванической развязки от сети. Недостатком является использование по крайней мере двух дополнительных намоточных изделий - трансформаторов Т1 и Т2.

Наибольшее распространение получили ИИЭ, в которых для первоначального запуска задающего генератора (ЗГ) применяют специальные «стартовые» схемы подачи питания. После того как мощный каскад преобразователя заработал, питание на ЗГ поступает от одной из обмоток импульсного трансформатора, а «стартовая» схема отключается.

Наиболее простая «стартовая» схема приведена на рис. 19,а. В первый полупериод сетевого напряжения после включения ИИЭ зарядный ток через конденсатор фильтра С2 достигает 12 - 16 А (в зависимости от суммарного внутреннего сопротивления выпрямительного моста и сетевого фильтра). На резисторе R2 сопротивлением 1,5 - 3 Ом, включенном последовательно с С2, возникает импульс напряжения, амплитуда которого достигает 15 - 30 В. Это напряжение через диод VD1 подается на шину питания ЗГ. Когда начинает работать выходной транзистор, на шину питания ЗГ поступает и выпрямленное напряжение с обмотки III трансформатора. Оно же используется и в качестве сигнала ОС для групповой стабилизации выходных напряжений.

Для эффективной стабилизации необходимо, чтобы обмотка III и выходная обмотка трансформатора были связаны между собой с минимальным рассеянием магнитного потока. Главный недостаток - ограниченная мощность стартовой схемы, недостаточная для возбуждения мощных выходных каскадов с прямым включением выпрямителей. Поэтому область ее применения ограничена маломощными ИИЭ (РВых = 30 - 40 Вт).

Более сложная стартовая схема повышенной мощности изображена на рис. 19,6. При включении в сеть напряжение на шину питания схемы управления и предвыходного каскада подается через тиристор VD1 и резистор R1. Мощность, поступающая через эту цепочку, достаточно велика, чтобы обеспечить включение преобразователя при нагрузке 150 - 200 Вт и более. Когда заработает преобразователь, через резистор R4 начинает протекать ток выпрямителя VD2, создающий на нем падение напряжения 1 - 1,5 В. При этом открывается транзистор VT1 и шунтирует цепь управления тиристора, который после этого запирается в течение полупериода сетевого напряжения, когда напряжение на его аноде становится равным нулю.

Схема управления, как правило, содержит каскады, обеспечивающие стабилизацию выходных напряжений (чаще всего для этой цели используют широтно-импульсные модуляторы). Наиболее эффективная стабилизация достигается тогда, когда напряжение ОС снимается с самого мощного выхода преобразователя (для телевизоров таковым является выход, нагруженный на оконечный каскад строчной развертки). Для питания маломощных цепей используют линейные стабилизаторы компенсационного типа. Напряжение ОС на схему управления должно подаваться через гальванически развязанные цепи. Перспективными в этом отношении являются оптронные пары, однако большинство из серийно выпускаемых оптронов пока не удовлетворяет требованиям электропрочности при испытании на 2000 В. Простое и достаточно надежное решение - использовать в качестве развязывающего элемента трансформаторный ключевой усилитель с коэффициентом трансформации n=1, питающийся от стабилизируемого напряжения. Импульсы, снимаемые со

вторичной обмотки трансформатора, выпрямляются пиковым детектором, а выпрямленное напряжение используется в качестве сигнала ОС.

ю

Рис. 19. Схемы первоначального запуска однотактных преобразователей малой (а) и повышенной (б) мощности

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) служит для преобразования постоянного напряжения сигнала ОС, снимаемого с одного из выходов преобразователя в сигнал такой длительности импульса, который необходим для отпирания выходного транзистора. Кроме этой основной функции ШИМ обеспечивает плавное нарастание мощности преобразователя после включения в сеть, а также различные виды защиты режима выходного транзистора.

Подробное представление о работе этого узла преобразователя можно получить из рассмотрения практической схемы, приведенной на рис. 20. Этот узел использован в ИИЭ телевизора, но может найти применение и в другой бытовой РЭА. Параметры схемы приведены для случая управления выходным каскадом так называемой самостабилизирующейся строчной развертки, работающей на частоте 15625 Гц.

Времязадающий конденсатор СЗ заряжается постоянным током стабилизатора, собранного на транзисторе VT1, и на нем формируется линейно нарастающее напряжение. На транзисторе VT2 собран разрядный каскад, управляемый входными импульсами (например, с задающего генератора строчной развертки). Резистор R5

ограничивает разрядный ток конденсатора СЗ. Резистор R2 служит для установки начального значения наклона линейно нарастающего напряжения на конденсаторе СЗ. Транзисторы VT3 и VT4 образуют компаратор, служащий для сравнения напряжения на конденсаторе СЗ с опорным напряжением +3,3 В, задаваемым стабилитроном VD3. При превышении напряжения на конденсаторе СЗ уровня +3,3 В транзистор VT4 открывается и открывает выходной каскад на транзисторе VT5. На резисторе R9, являющемся нагрузкой VT5, возникает положительный прямоугольный импульс, который используется для управления выходным каскадом преобразователя.

R1Z+128

Рис. 20. Принципиальная схема ШИМ на транзисторах

Стабилизация выходного напряжения от различных дестабилизирующих факторов (например, от изменения тока нагрузки, а также от изменения питающего напряжения) осуществляется за счет изменения длительности управляющих импульсов, т. е. путем управления наклоном линейно нарастающего напряжения на конденсаторе СЗ. Напряжение ОС подается на усилитель сигнала ошибки, собранный на транзисторе VT6. Коллектор транзистора VT6 через резистор R4 соединен с эмиттером стабилизатора тока VT1. При изменении проводимости VT6 меняется потенциал эмиттера VT1, а следовательно (при постоянном потенциале базы), его коллекторный ток. Поэтому изменяется наклон линейно нарастающего напряжения на СЗ и тем самым длительность выходного импульса.

Таким образом, например, при увеличении напряжения питания сети увеличивается выходное напряжение ИИЭ, транзистор VT6 открывается, потенциал на эмиттере VT1 уменьшается, VT1 начинает запираться и ток, заряжающий конденсатор СЗ, уменьшается. При этом уменьшается крутизна наклона линейно нарастающего напряжения и длительность выходного импульса. Это приводит к уменьшению времени открытого состояния ключа выходного каскада ИИЭ. В результате выходное напряжение уменьшается до исходного значения. Уровень выходного напряжения ИИЭ устанавливается резистором R14.

При включении аппаратуры в выпрямителях, выходных каскадах ИИЭ, в фильтрующих конденсаторах возникают пусковые токи, достигающие значительной величины. Например, в телевизионных приемниках, если не принято специальных мер, пусковые токи в сетевых выпрямителях могут достигать значений 50 - 100 А. Поэтому в ИИЭ для устранения аварийных режимов необходимо осуществлять плавный, замедленный пуск, заключающийся в постепенном выходе на номинальный режим.

В рассматриваемой схеме плавный пуск осуществляется достаточно простым способом. При подаче питания на схему конденсатор С6 разряжен, резисторы R3, R2 образуют делитель, запирающий транзистор VTL По мере заряда конденсатора С6 через резистор R15 происходит постепенный (плавный) выход VT1 на номинальный режим стабилизатора тока, и тем самым длительность выходного импульса плавно увеличивается от нуля до номинальной. Время плавного пуска определяется постоянной времени цепи R15, Сб. Диод VD5, включенный параллельно резистору R15, служит для разряда конденсатора С6 при выключении.

Надежность работы ИИЭ значительно повышается путем использования электронной защиты, заключающейся в запирании выходных каскадов при аварийных режимах (например, при коротком замыкании в нагрузке). Быстродействующая электронная защита предотвращает выход из строя выходных транзисторов и выпрямителей.

В описываемой схеме защита осуществляется следующим образом. На вход схемы через резистор R21 поступает информация о потребляемом токе, например, с резистора сопротивлением 1,5 - 3 Ом, включенного последовательно с фильтрующим конденсатором сетевого выпрямителя. При аварийном режиме отрицательный потенциал на входе схемы защиты запирает транзистор VT8, транзистор VT7 отпирается, конденсатор С6