Разделы

Структура и принцип действия

Типовой ИБП представляет собой регулируемый конвертор с бестрансформаторным входом. Его структура может быть представлена в виде следующего технического решения (см. рис. 1.1).

Рис. 1.1 Обобщенная структурная схема ИБП

Структурная схема ИБП состоит из двух основных элементов: сетевого выпрямителя (СВ) и преобразователя напряжения (ПН).

Сетевой выпрямитель выполняет функции выпрямления напряжения сети UC и сглаживает пульсации. Он обеспечивает режим плавного заряда конденсатора фильтра при включении БП, бесперебойную подачу энергии в нагрузку при кратковременных провалах напряжения в сети ниже допустимого уровня и уменьшения уровня помех за счет применения специальных помехоподавляющих фильтров.

Преобразователь напряжения включает в себя конвертор КВ и контроллер К, служащий для управления конвертором.

Конвертор состоит из регулируемого инвертора И, импульсного трансформатора Т, выпрямителей В и стабилизаторов напряжения СН, формирующих питающие напряжения UH. Инвертор преобразует постоянное выходное напряжение с СВ в переменное напряжение прямоугольной формы. Импульсный трансформатор работает на повышенной частоте (60 - 120 кГц) и обеспечивает автогенераторный режим инвертора, а также получение напряжений, необходимых для питания контроллера, схем защиты и цепей нагрузки ИБП. Помимо того, импульсный трансформатор выполняет важнейшую функцию обеспечения гальванической развязки между выходными напряжениями ИБП и питающей сетью.

Контроллер осуществляет управление мощным транзисторным ключом инвертора и выполняет функцию стабилизации напряжения на нагрузке, а также защита ИБП от перенапряжения, от перегрузок по выходному току, сбросов (просадок) напряжения и перегрева основных компонентов схемы.

В некоторых контроллерах предусматривается дополнительная функция дистанционного управления ИБП по включению / выключению или обеспечению режима «stand bye». Контроллер включает в себя следующие функциональные узлы: источник питания контроллера (ИПК); модулятор длительности импульсов (МДИ); устройство защиты (УЗ); логическую схему (ЛС) для объединения сигналов МДИ и УЗ; формирователь управляющего напряжения (ФУН) для мощного ключевого транзистора конвертора.

В конверторах применяются схемы на основе запускающих цепочек, кратковременно подключаемых к выходному напряжению сетевого выпрямителя с последующим переходом на питание от специальной обмотки импульсного трансформатора Т.

Модулятор длительности импульсов формирует импульсную последовательность с заданным соотношением длительности импульса к длительности паузы, то есть формирует соответствующую скважность импульсов. В зависимости от способа управления мощным транзистором конвертора в МДИ могут использоваться следующие виды модуляции: фазо-импульсная (ФИМ); частотно-импульсная (ЧИМ); широтно-импульсная (ШИМ). В импульсных блоках питания наиболее широкое применение нашли МДИ на основе ШИМ благодаря простоте схемной реализации, а также потому, что в ШИМ-преобразователях частота коммутации остается неизменной, а изменяется только длительность импульса. В ФИМ- и ЧИМ-преобразователях частота коммутации в процессе регулирования изменяется, что является их основным недостатком, ограничивающим применение в ИБП по параметру помех и усложнением схемной реализации.

Рассмотрим работу МДИ на основе ШИМ. В состав модулятора входят следующие функциональные узлы (см. рис. 1.2): источник опорного напряжения (ИОН); усилитель сигнала ошибки (УСО) или как его еще называют - усилитель рассогласования; задающий генератор (ЗГ); генератор пилообразного напряжения (ГПН); ШИМ-компаратор (ШК).

Рис. 1.2 Структура МДИ на основе ШИМ

ШИМ-модулятор работает следующим образом. ЗГ генерирует колебания прямоугольной формы (см. рис. 1.3а) с частотой, равной рабочей частоте преобразователя напряжения. Формируемое из этих колебаний в ГПН пилообразное напряжение UП (см. рис. 1.3б) поступает на вход ШИМ-компаратора ШК, на другой вход которого поступает сигнал с выхода усилителя сигнала ошибки. Выходной сигнал УСО U ОШ пропорциональный разности между опорным напряжением и напряжением, вырабатываемым цепью обратной связи UОС. Таким образом, напряжение UВЫХ является сигналом рассогласования, уровень которого изменяется пропорционально изменению тока нагрузки IH или выходного напряжения UВЫХ .

Рис. 1.3 Эпюры напряжений в системе ШИМ-модулятора

В результате такого построения схемы образуется замкнутая цепь регулирования уровня выходного напряжения.

ШИМ-компаратор является линейно-дискретным функциональным узлом МДИ. Вход, на который поступает пилообразное напряжение, является опорным, а второй - управляющим. Выходной сигнал ШК - импульсный. Длительность выходных импульсов (см. рис. 1.3в) определяется уровнем превышения управляющего сигнала UОШ над опорным UП и изменяется в процессе работы в соответствии с изменением входного управляющего сигнала. Модулированные по длительности выходные импульсы ШК через логическую схему ЛС (см. рис. 1.1) поступают на формирователь управляющего напряжения ФУН, в котором формируется сигнал управления переключением мощного транзистора конвертора.

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Расчет характеристик сигналов и каналов связи
Передача сообщений из одного пункта в другой составляет основу теории и техники связи. В курсе "Теория передачи сигналов" изучают единые методы решения разнообразных задач, возникающих при п ...

Разработка конструкции передатчика частотно-модулированных колебаний
Радиопередающими называют устройства, предназначенные для выполнения двух основных функций - генерации электромагнитных колебаний высокой или сверхвысокой частоты и их модуляции в со ...

Проектирование микропроцессорной измерительной системы
Курсовое проектирование преследует цель закрепить знания, полученные студентами при изучении курсов по микропроцессорной технике. Оно помогает на практике применить полученные теоретиче ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru