Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Wykład 11 Układy impulsowe ze sprzężeniem zwrotnym Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek

Modulator szerokości impulsów (PWM) Dla przetwornicy jednotaktowej Zasilacz impulsowy zbudowany w oparciu o przetwornicę jednotaktową jednotranzystorową D2 L Blok przetwor-nicy Uwe D1 C R0 U0 Uster Modulator szerokości impulsów (PWM) Wzmacniacz błędu - + e e’ - Izolacja Uodn + Uwy U0 = Uodn e’ PAMIĘTAMY! Dla przetwornicy jednotaktowej g < 0,5 Uster

Blok izolacji galwanicznej 1. Transoptor jako element zapewniający izolację galwaniczną Uzas TSO e Uodn e’ Uster wzmacniacz błędu oddzielony od modulatora transoptor jest elementem nieliniowym, parametry zmieniają się z temperaturą i z czasem, należy je stosować zawsze wewnątrz pętli sprzężenia zwrotnego mają niewielka częstotliwość graniczną co powoduje spowolnienie odpowiedzi dynamicznej w pętli sprzężenia zwrotnego stosowane najczęściej ze względu na cenę i prostotę realizacji układowej

2. Sygnałowy transformator impulsowy jako element izolacyjny Uodn Uster IC1 ‘ IC2 U0 U0 stosowane rzadko ze względu na komplikacje układowe produkowane są specjalne komplety układów scalonych przeznaczone do współpracy w takich konfiguracjach

3. Transformator impulsowy do sterowania tranzystorów przełączających jako element izolacyjny Uwe U0 Wzmacniacz błędu Uster e - Uodn + układ stosowany bardzo często (90% zasilaczy komputerowych) wszystkie elementy sprzężenia zwrotnego mogą być zawarte w jednym układzie scalonym umieszczonym po stronie wtórnej (niskonapięciowej) wadą jest transformator sterujący, który musi spełniać wszystkie wymagania norm bezpieczeństwa

Stabilność układu zasilacza ze sprzężeniem zwrotnym Tw Prawidłowy przebieg napięcia wyjściowego Oscylacje napięcia wyjściowego Ku [dB] f [deg] Ku – wzmocnienie w pętli sprzężenia zwrotnego f - całkowite przesunięcie fazowe w pętli sprzężenia zwrotnego +10 -270 margines fazy -360 -450 -10 margines wzmo-cnienia f [kHz] 1 10 100 Wykresy wzmocnienia i przesunięcia fazowego (tzw. wykresy Bode’go)

~ Metoda pomiaru parametrów koniecznych dla stworzenia wykresu Bode’go Praktyczna metoda oceny zapasu stabilności zasilacza I0 100% Uwe U0 20% ZASILACZ U0 V3 Układ niedokompensowany – zbyt małe marginesy wzmocnienia i fazy BLOK SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO ~ U0 GEN. V1 V2 Układ przekompensowany – zbyt duże marginesy wzmocnienia i fazy U0 V3 - bardzo małe rezystancja transformatora pomijalna Optymalnie skompensowana pętla sprzężenia zwrotnego

Wzmacniacz błędu - e + C1 U0 R1 C2 C3 R2 R3 Uodn (Vr) Typowy schemat wzmacniacza błędu z dzielnikiem wejściowym i układem kompensacji wzmocnienia i fazy

- e’ + Układ scalony TL431 jako powszechnie stosowany wzmacniacz błędu Rx Uzas R1 TL431 e’ TL431 + Ux - Vr=2,5V R2 Układ scalony TL431 nazywany jest programowalną diodą Zenera

Przetwornica dwutaktowa samowzbudna – przykład najprostszego rozwiązania układowego ID U0 Uwe IT W całym zakresie obciążeń praca z przepływem krytycznym Częstotliwość zmienia się przy zmianach obciążenia duże obciążenie (I0) IT małe obciążenie (I0) ID