l13 - convertor atx.pdf

Download L13 - Convertor ATX.pdf

If you can't read please download the document

Post on 06-Feb-2017

235 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    1

    Convertorul push-pull (n contratimp)

    Cele dou tranzistoare se comand s conduc la saturaie alternativ, cte unul n fiecare semiperioad, pe un interval de timp egal cu dT. Aadar, funcionarea convertorului va trebui urmrit pe 4 intervale de timp distincte.

    1) Pe intervalul t[0, dT] se comand s conduc la saturaie Q1 ,ca urmare n nfurrile transformatorului apar tensiuni cu polaritatea fr paranteze va conduce D2 D1 este polarizat invers i va fi blocat:

    I1

    22ID VN

    N2V = . Pe bobina L se

    aplic acum tensiunea

    211

    2L VVN

    NV =

    Circuitul echivalent ce se formeaz este: Din figura alturat se deduce

    mL1

    21Q iin

    ni += , dar im este tL

    VIi

    1mMm

    1+= unde

    =21

    1nL , iar

    2dT

    LV

    I1

    1mM = tL

    VfL2

    dVi

    1

    1

    1

    1m += , nlocuind se poate deduce iQ1 pe acest

    interval. 2) Pe intervalul t[dT,T], n momentul dT, cnd se blocheaz tranzistorul Q1, primarul este ntrerupt, dar inductana L menine circulaia de curent, curentul iL fiind furnizat de D1 i D2. n figura alturat se d schema electric ce se formeaz pe al doilea interval.

    Pentru conservarea fluxului prin miez scriu egalitatea

    =

    m2mM1 IN2IN

    mM2

    1m IN2

    NI = , deoarece secundarul e pus n scurt-circiut iar curentul de

    magnetizare se va pstra constant. [=reluctan magnetic]

    C+ R

    2I2V

    Lv

    L

    Li

    Lmv +

    +1V

    mL

    miL

    1

    2 inn

    11

    2 Vnn

    Fig. 2

    2N

    2N

    1Di

    2Di

    Li L

    LveV

    mi

    Fig. 3.

    Fig. 1. Convertorul n contratimp sau push pull.

    +

    +

    2Q

    )(+

    )()(+

    )(

    +

    1Q

    Q1v

    Q2v

    1n

    1n

    1V+

    2n C+ R

    2I2V

    Lv

    L

    LiD1i

    1D

    2DD2i

    D1v

    D2v

    )(+

    )()(+

    + )(2n

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    2

    n figura alturat sunt date formele de und pentru convertorul push-pull. 3) Pe intervalul t[T/2,dT] i anume n primul moment (T/2), se comand s conduc la saturaie Q2 i n nfurrile transformatorului vor aprea tensiuni cu polaritile din paranteze. Va conuce D1, va fi polarizat invers D2 i se va

    bloca: 11

    21ID VN

    N2V = .

    Circuitul echivalent ce se formeaz se d n figura de mai jos:

    iD2 = iL , mL2

    12Q iiN

    Ni += ,

    tLV

    Ii1

    1mMm = , unde t se msoar din momentul T/2.

    n fine, la blocarea lui Q2 se va obine un circuit echivalent ca n figura 3, doar c sensul curenilor de magnetizare va fi inversat. Se observ c atunci, cnd Q2 conduce la saturaie, VCEQ1 = 2V1 , iar solicitrile

    n tensiune sunt

    =

    = 11

    2iDRM VN

    N2V

    1CEQRM V2V

    Fig. 4. Formele de und ale mrimilor care intervin n funcionarea convertorului n contratimp.

    dT T

    LiLMI

    LILmI

    D1L ii =

    D2L ii =

    mi

    LM1

    2 Inn

    Lm1

    2 Inn

    1Qi

    Q1v

    211

    2 VVnn

    2-V

    Lv

    dT dT2T+

    T t

    2Q1Q

    dT

    Li

    mI+mI

    mLm1

    2 IInn

    2QimI

    mI

    m2

    1 I2nn

    m2

    1 I2nn

    Li

    Li21

    m2

    1 I2nn

    m2

    1 I2nnLi2

    1LMILmI

    12V

    1V

    12V1V

    Q2v

    2T

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    t

    C+ R

    2I2V

    Lv

    L

    Li

    Lmv +

    + 1V

    mL

    miL

    1

    2 inn

    11

    2 Vnn

    Fig. 5.

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    3

    Convertorul n punte Schema convertorului n punte este dat n Fig. 6. Denumirea convertorului provine din faptul c primarul transformatorului se conecteaz la sursa V1 prin intermediul unei puni de tranzistoare. Circuitul secundar este identic cu cel al convertorului n contratimp. De fapt, i funcionarea este asemntoare. Prin folosirea unui numr dublu de tranzistoare, poate exista o singur nfurare primar, evitndu-se neajunsurile legate de diferenele dintre cele dou seciuni. Pe intervalul [ ]dT0,t , tranzistoarele Q1 i Q2 se comand s conduc la saturaie, Q3 i Q4 se menin blocate, iar pe nfurrile transformatorului apar tensiuni cu polaritatea fr paranteze. n circuitul secundar, conduce dioda D2, iar D1, este blocat fiind polarizat invers. Tensiunile colector-emitor pe tranzistoarele Q3 i Q4 sunt:

    1RM4QRM3Q VVV == Se observ c solicitarea n tensiune a tranzistoarelor este jumtate din valoarea existent la convertorul n contratimp.

    Pe intervalul

    2TdT,t , toate tranzistoarele sunt blocate i conduc

    ambele diode D1 i D2 , iar pe intervalul

    + dT

    2T,

    2Tt se comand s

    conduc la saturaie tranzistoarele Q3 i Q4 iar Q1 i Q2 rmn blocate. Acum, tensiunile pe nfurrile transformatorului au polaritile din paranteze, deci n circuitul secundar va conduce dioda D1 i va fi blocat dioda D2. Tensiunile colector emitor ce se aplic tranzistoarelor Q1 i Q2 sunt:

    1RM2QRM1Q VVV ==

    n fine, pe intervalul

    + TdT,

    2Tt , din nou sunt blocate toate tranzistoarele i

    conduc D1 i D2, apoi funcionarea se repet. Solicitrile n tensiune i n curent ale diodelor D1 i D2 sunt aceleai ca la convertorul n contratimp. Solicitrile n curent ale tranzistoarelor Q1 - Q4 sunt aceleai ca ale tranzistoarelor Q1 i Q2 de la convertorul n contratimp. i caracteristica de reglaj a convertorului n punte este aceeai ca la convertorul n contratimp:

    ,d2nn

    VV

    1

    2

    1

    2 = 45,0dmax =

    Fig. 6. Schema convertorului n punte.

    +

    2n C R 2V

    L1D

    2D

    )(+

    )()(+

    + )(2n

    +

    2Q

    )(

    )(+

    +

    1Q

    1n1V

    3Q

    4Q

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    4

    Dezavantajul convertorului n punte este acela c folosete 4 tranzistoare, iar 2 cte 2 se comand simultan, ceea ce complic ntr-o msur schema de comand. Avantajele convertorului provin din faptul c este necesar o singur nfurare primar i c solicitrile n tensiune ale tranzistoarelor nu depesc valoarea V1, deci jumtate din solicitarea n tensiune a tranzistoarelor convertorului n contratimp.

    Convertorul n semipunte

    Schema convertorului n semipunte este dat n Fig. 7. Denumirea convertorului provine din faptul c doar un bra al punii este realizat cu tranzistoare, cellalt bra fiind un divizor capacitiv realizat cu dou condensatoare de capaciti egale:

    21 CC = Tensiunile la bornele celor dou condensatoare vor fi deci egale cu

    2V1 .

    Tranzistoarele Q1 i Q2 se comand exact ca la convertorul n contratimp. Astfel, pe intervalul [ ]dT0,t , Q1 conduce la saturaie i Q2 este blocat, tensiunile pe nfurrile transformatorului vor avea polaritile fr paranteze, deci va conduce dioda D2, dar, spre deosebire de convertorul n contratimp i n punte, pe o nfurare cu n1 spire se va aplica tensiunea 2

    V1 i nu V1. n rest, funcionarea rmne neschimbat. Caracteristica de reglaj a convertorului este:

    ,d2nn

    VV

    1

    2

    1

    2 = 45,0dmax =

    Pentru a obine aceeai tensiune la bornele sarcinii,V2, la acelai factor de umplere, d, raportul de transformare

    1

    2

    nn trebuie s fie dublu, deci solicitrile n

    tensiune, ca i n curent, ale diodelor D1 i D2 rmn aceleai ca n cazul convertoarelor n contratimp i n punte. Solicitrile n tensiune ale tranzistoarelor Q1i Q2 sunt:

    1RM2QRM1Q VVV == dar, pentru aceeai putere transmis sarcinii, solicitrile n curent ale tranzistoarelor sunt practic duble dect n cazul convertoarelor n contratimp i n punte.

    Avantajul convertorului n semipunte const n faptul c se folosesc doar dou tranzistoare. n final, mai facem observaia c att la convertorul n punte,

    Fig. 7. Schema convertorului n semipunte.

    +

    2n C R 2V

    L1D

    2D

    )(+

    )()(+

    + )(2n

    +

    2Q)(

    )(++ 1n1V

    3Q+

    +

    2V1

    2V1 1C

    2C

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    5

    ct i la convertorul n semipunte se folosete excitaia bidirecional a miezului, deci, ca i la convertorul n contratimp, utilizarea miezului este bun.

    Surs de alimentare n comutaie PC(AT) cu TL494 (DBL494, KIA494)

    Generaliti n ultimii ani, au aprut o serie de circuite integrate monolitice pentru controlul surselor de putere cum ar fi TL494,MC3842,43,44. Unul dintre acestea este i TL494(vom vorbi n aceast lucrare despre modelul manufacturat de Texas lnstruments), care combin funciile necesare controlului unei surse n comutaie complete. TL494 a simplificat multe din problemele de design utiliznd o arhitectur unic, reducnd considerabil numrul componentelor necesare pentru a realiza a surs n comutaie complet. n figura de mai jos este prezentat structura intern a integratului TL494.

    Fig. 8. Structura intern a C.I. TL494

    Introducere:

    TL494 este un circuit de control modulaie n impulsuri (PWM) cu frecven fix. Modulaia ieirilor n impulsuri este n concordan cu formele de und de "dinte fierstru(sawtooth), generat intern de ctre un oscilator, a crui frecven este dictat de

  • Laborator: Electronic Industrial Lucrarea nr. Electronic de Putere

    6

    ctre condensatorul CT i rezistena RT. Nivelul ieirilor este high doar n momentele de timp cnd amplitudinea semnalului triunghiular este mai mare dect nivelul semnalului de control. Dac cresc nivelul semnalului de co