В
книге поэтапно показано проектирование широкого набора источников
питания. С ее помощью каждый, кто обладает базовыми познаниями в области
электроники, сможет проектировать и создавать сложные источники
питания. Кроме общих промышленных подходов к конструированию, системно
представлено проектирование линейных, импульсных и квазирезонансных
источников питания. Сложные вопросы, наподобие магнетизма и контроля
электромагнитных помех, разъясняются простым и доступным языком.
Издание
является практическим пособием, организованное таким образом, чтобы как
опытные, так и начинающие разработчики могли быстро найти и применить
требуемую им информацию. В книгу включена информация о проектировании
выходных каскадов, о выборе ИС контроллера и других функциях, имеющих
отношение к источникам питания: управление импульсными источниками
питания, потеря электрического сигнала, отключение внешнего напряжения и
др. Кроме того, рассмотрены методики формирования сигналов, уменьшения
основной потери, демпферы и квазирезонансные преобразователи.
Предисловие автора - 10 Введение - 11 Метод организации этой "поваренной книги" - 11 1. Роль источников питания в системных и конструкторских программах 1.1. Подготовка к работе. Все начинается с первого вопроса - 13 1.2. Структура системы питания - 14 1.3. Выбор подходящей технологии организации системы питания - 15 1.4. Разработка проектной спецификации системы питания - 17 1.5. Обобщенный подход к проектированию источников питания: введение в блок-схемный способ - 20 1.6. Немного о программном обеспечении разработки источников питания - 22 1.7. Базовое оборудование для тестирования - 22
2. Введение в теорию линейных стабилизаторов 2.1. Принцип работы линейного стабилизатора - 24 2.2. Важные характеристики линейного стабилизатора - 26 2.3. Примеры проектов линейных источников питания - 28 2.3.1. Проекты элементарных дискретных линейных стабилизаторов - 28 2.3.2. Базовые проекты трехполюсных стабилизаторов - 29 2.3.3. Линейные стабилизаторы с незаземленпым выходом - 33
3. Импульсные источники питания с широтно-импульсной модуляцией 3.1. Основы импульсных источников питания с ШИМ - 35 3.1.1. Прямоходовый преобразователь - 36 3.1.2. Повышающий преобразователь - 38 3.2. Блок-схемный подход к разработке импульсных источников питания с ШИМ - 40 3.3. Выбор топологии импульсного источника питания с ШИМ - 42 3.4. Оценки "черного ящика" для импульсных источников питания - 49 3.5. Проектирование магнитных элементов - 51 3.5.1. Обобщенный план проектирования магнитных элементов - 52 3.5.2. Определение размеров магнитного сердечника - 52 3.5.3. Проектирование прямоходового трансформатора - 54 3.5.4. Проектирование обратноходового трансформатора - 57 3.5.5. Проектирование дросселя прямоходового фильтра - 59 3.5.6. Проектирование сдвоенного дросселя прямоходового фильтра со взаимной магнитной связью - 61 3.5.7. Проектирование дросселя DC-фильтра - 62 3.5.8. Трансформаторы управления базой и затвором - 64 3.5.9. Методики намотки трансформаторов, работающих в импульсном режиме - 66 3.6. Проектирование выходных каскадов - 72 3.6.1. Пассивный выходной каскад - 73 3.6.2. Активные выходные каскады (синхронные выпрямители) - 75 3.6.3. Выходной фильтр - 76 3.7. Проектирование ключа и секции драйвера - 78 3.7.1. Схемы драйвера мощного биполярного транзистора - 79 3.7.2. Ключ на мощном полевом МОП-транзисторе - 82 3.7.3. Транзистор IGBTe качестве ключа - 86 3.8. Выбор микросхемы контроллера - 86 3.8.1. Краткий обзор схемы управлении импульсными источниками питания - 87 3.8.2. Выбор оптимального метода управления - 88 3.9. Проектирование цепи обратной связи по напряжению - 92 3.10. Проектирование схемы запуска и смещения - 97 3.11. Схемы защиты выходов - 99 3.12. Проектирование секции входного выпрямителя/фильтра - 104 3.13. Дополнительные функции, обычно ассоциируемые с источниками питания - 108 3.13.1. Синхронизация источника питания с внешним источником - 108 3.13.2. Подавление низкого входного напряжения - 108 3.13.3. Угроза потери питания - 109 3.13.4. Отключение выходного напряжения - 109 3.14. Компоновка печатной платы - 111 3.14.1. Основные токовые петли - 112 3.14.2. Заземление внутри импульсного источника питания - 114 3.14.3. Узел переменного напряжения - 114 3.14.4. Параллельное включение конденсаторов фильтра - 116 3.14.5. Наилучший метод создания печатных плат для импульсных источников питания - 117 3.15. Примеры проектов импульсных источников питания с ШИМ - 118 3.15.1. Встроенный на плату понижающий преобразователь на 10 Вт- 118 3.15.2. Недорогой обратноходовый преобразователь с ШИМ на 28 Вт - 124 3.15.3. Универсальный обратноходовый преобразователь на 65 Вт с входом переменного тока и несколькими выходами - 132 3.15.4. Автономный полумостовой преобразователь на 280 Вт - 140
4. Методики формирования сигналов для увеличения КПД импульсного источника питания 4.1. Основные потери внутри импульсного источника питания с ШИМ - 152 4.1.1. Обзор основных паразитных элементов внутри импульсного источника питания - 159 4.2. Методики уменьшения основных потерь - 161 4.3. Демпферы - 163 4.3. 1. Традиционный демпфер - 163 4.3.2. Пассивный демпфер без потерь - 164 4.4. Активный фиксатор - 166 4.5. Индукторы с насыщением для ограничения тока обратного восстановления выпрямителя - 167 4.6. Квазирезонансные преобразователи - 168 4.6.1. Основы квазирезонансных преобразователей - 169 4.6.2. Квазирезонансные топологии импульсных источников питания - 174 4.6.3. Проектирование резонансного колебательного контура - 174 4.6.4. Полномостовые преобразователи с ШИМ и фазовой модуляцией - 180 4.7. Примеры проектов с большим КПД - 180 4.7.1. Синхронный понижающий преобразователь на 10 Вт - 181 4.7.2. Квазирезонансный обратноходовый преобразователь с управлением по току и переключением при нулевом напряжении - 189 4.7.3. Автономный квазирезонансный полумостовой преобразователь с ПНИ - 195
А. Термический анализ и проектирование А1. Разработка термической модели - 203 А.2. Сборки на радиаторе (ТО-3, ТО-220, ТО-218 и т.д.) - 205 А.З. Сборки без радиатора (свободностоящие) -206 А.4. Диоды с радиальными выводами - 206 А.5. Компоненты для поверхностного монтажа - 207 А.6. Примеры некоторых термических приложений - 208 А.6.1. Определение наименьшего радиатора (или максимально допустимого теплового сопротивления) - 208 А.6.2.
Определение максимальной мощности, которая может быть рассеяна
трехконтактным стабилизатором при максимальной заданной температуре
окружающей среды без радиатора - 210 А.6.3. Определение температуры р-п-перехода выпрямителя при известной температуре вывода - 210
Б. Компенсация контура обратной свяэи Б.1. Характеристика Боде типичных цепей, используемых в импульсных источниках питания - 212 Б.2. Определение характеристики разомкнутого контура импульсного источника питания - 216 Б.2.1. Прямоходовый преобразователь с управлением по напряжению - 217 Б.2.2.
Характеристики "схемауправления - выход" обратноходового
преобразователя с управлением по напряжению и прямоходового
преобразователя с управлением по току - 220 Б.3. Критерий устойчивости применительно к импульсным источникам питания - 222 Б.4. Типичные схемы компенсации усилителя ошибки - 223 Б.4.1. Компенсация с одним полюсом - 224 Б.4.2. Однополюсная компенсация с внутриполосным ограничением усиления - 227 Б.43. Компенсация с одним полюсом и одним "нулем" - 229 Б.4.4. Компенсация с двумя полюсами и двумя нулями - 232
В. Коррекция коэффициента мощности В.1. Активная схема коррекции коэффициента мощности на 180 Вт с универсальным входом - 241
Г. Магнетизм и магнитные компоненты Г.1. Основы теории магнетизма применительно к импульсным источникам питания - 248 Г.2. Выбор материала и типа сердечника - 252
Д. Борьба с шумом и электромагнитными помехами Д.1. Природа и источники электрического шума - 257 Д.2. Типичные источники шума - 260 Д.З. Проектирование корпуса - 261 Д.4. Фильтры кондуктивных электромагнитных помех - 261
Е. Прочая полезная информация Е.1. Преобразования единиц измерения - 266 Е.2. Провода - 267
Автор: Мартин Браун (Пер. с англ.) Издательство: МК-Пресс Серия: Практика инженерной электроники Год издания: 2007 Страниц: 267 Формат: Djvu Размер: 2.71 Mb
|