Элементная база, используемая в источниках питания

RadioRadar - Радиоэлектроника, даташиты, схемы

https://www.radioradar.net/hand_book/hand_books/element_base_used_power_supplies.html

Элементная база, используемая в источниках питания

Схемотехника источников питания мониторов достаточно разнообразна, однако, наибольшее распространение получили преобразователи на базе микросхем ШИМ-регуляторов с опережающим токовым регулированием серии UC3842/43, и ее аналогов - КА3842/82, DBL3842, SG3842. По-видимому, это связано с простотой управления и применения (требует минимального числа внешних радиоэлементов). Микросхема содержит цепи точного формирования длительности цикла управления (до 96%), температурно компенсированный источник опорного напряжения (0,2 мВ/°С), усилитель ошибки с высоким коэффициентом усиления (до 90 дБ в разомкнутой цепи), тотемный выход для управления ключом на полевом транзисторе (выходной ток до 1 А). В источниках питания мониторов Panasonic применяется микросхема M62281FP аналогичного назначения, а в последнее время в мониторах SAMSUNG - микросхема управления двухтактным квазирезонансным преобразователем МС34067. Сравнительная характеристика микросхем по типовым параметрам приведена в табл. 1.

Микросхема	Частота, кГц	Напряжение включения генератора, В	Напряжение выключения генератора, В	Потребляемый ток ИС, в режиме ожидания, мкА	Потребляемый ток ИС в рабочем режиме, мА
UC3842A	52	16,0	10,0	500	12
UC3842B	250	16,0	10,0	300	12
КА3882	52	16	10	200	11
UC3843A	52	8,4	7,6	500	12
UC3843B	250	8,4	7,6	300	12
КА3883	52	8,4	7,6	200	11
M62281FP	180	12,5	8,3	180	13
МС34067	525	16	9,0	500	27
STR6707		8,0	4,9	200	29
КА2Н0880	100	15	10
TDA4605	180	12	6,9	500	12

Особенностью микросхем данного типа является наличие релейного режима энергосбережения (SMPS - switching mode power supply), который обеспечивается наличием триггерного включения и выключения питания, т.е. источник питания включается (выключается) при превышении (уменьшении) напряжения питания некоторого установленного напряжения порога. В этом режиме источник питания выключается при уменьшении питающего напряжения в аварийных режимах работы монитора. Типовая зависимость потребляемого тока микросхемы от ее напряжения питания приведена на рис. 1. В режим малого потребления энергии микросхема переводится путем перегрузки по одному из выводов питания (опорному или непосредственно питания).

Рис. 1 Зависимость потребляемого тока микросхем от напряжения питания ( VC3842, MOTOROLA)

В качестве ключевых элементов преобразователей нашли широкое применение мощные полевые транзисторы MOSFET. Современные транзисторы данного класса обладают неплохими электрическими и частотными характеристиками (ввиду отсутствия неосновных носителей частота переключения их гораздо выше биполярных). Максимальное значение напряжения сток-исток транзистора определяется суммой двойного выпрямленного напряжения сети и напряжения перехода. Значение напряжения перехода зависит от индуктивности рассеяния трансформатора преобразователя и емкости гасящего конденсатора в цепи стока. Как правило, минимально-необходимое напряжение сток-исток транзистора, работающего в преобразователе, питаемого от сети 220/240 В, составляет 800 В.

Следует отметить, что наряду с указанными, в источниках питания применяется ряд микросхем серии STR различного функционального назначения, как правило, содержащих мощный ключевой биполярный транзистор. В некоторых случаях, для источников с транзисторами этого класса индуктивность рассеяния трансформатора значительна и напряжение на коллекторе транзистора может превышать 1000 В, поэтому использование транзисторов с более высоким значением максимально допустимого напряжения коллектор-эмиттер считается более предпочтительным. Применение универсальных переключателей входного напряжения этой же серии (типа STR81145, STR83145 и др.) позволяет расширить допустимый диапазон входного переменного напряжения при эксплуатации монитора.

Наличием высокой частоты работы преобразователя объясняется использование специальных элементов, допускающих работу при повышенных частотах и температурах. Вследствие этого, в качестве выпрямительных используются диоды Шоттки с малым падением напряжения в прямом направлении (0,2.. 0,3 В для кремниевых диодов) и конденсаторы с малыми потерями, допускающими работу при высоких температурах .

Рис. 2 Вольт-амперная характеристика диода TRANSIL
а) обозначение на принципиальной схеме, б) ВАХ диода

Отличительной особенностью источников питания является широкое применение элементов защиты, специально предназначенных для подавления перенапряжения, возникающего в переходном процессе Кроме описанных элементов защиты в п 1 2, этот эффект достигается включением в управляющих электродах коммутационных цепей (ключевых транзисторов, тиристоров и т п ), диодов TRANSIL, TVS (transient voltage suppressor - подавитель напряжений переходных процессов) В отличие от варисторов, также используемых для этих целей, диоды TRANSIL являются более быстродействующими, их время срабатывания составляет несколько пикосекунд Функционирование диодов этого типа всегда приводит к ограничению сигнала уровнем напряжения фиксации (рис 2 ), вызванного волной перенапряжения.

На рисунке приняты следующие обозначения Umaxo - (пиковое обратное напряжение) максимальное рабочее напряжение, при котором протекающий в течение длительного времени ток не вызывает выхода из строя защищаемого компонента, Unp - пробивное напряжение, т.е напряжение, при котором происходит резкое увеличение протекающего тока, причем скорость увеличения тока превышает скорость увеличения напряжения, Uorp - напряжение фиксации (ограничения), Unp - падение напряжение на диода при смещении перехода в прямом направлении, 1о6р шх - максимальное допустимое значение тока в рабочем режиме, 1пр чах - максимальный прямой ток диода, 1Раб обр - значение тока в рабочем режиме, соответствующее Uma,co. В тексте описаний принципиальных схем ввиду близости свойств, ВАХ и принципа функционирования эти диоды названы в некоторых случаях стабилитронами или просто диодами.