Полумостовой импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, источник питания. Преимущества, недостатки, применение. Принцип работы. Примеры схем. Расчет

Как работает полу-мостовой стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание принципа действия. Пошаговая инструкция по разработке и расчету (10+)

Полумостовой преобразователь напряжения. Схема, принцип работы, расчет

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Идея прямоходового преобразователя с исключением излишних скачков напряжения на силовых элементах, описанная здесь, может быть усовершенствована до мостовой и полумостовой топологий. Полумостовую топологию мы рассмотрим здесь.

С помощью конденсаторов C3, C4 создана казисредняя точка источника питания. Работа схемы основана на попеременном пропускании тока через верхнее и нижнее плечо. При этом через первичную обмотку трансформатора проходит симметричный ток. Напряжение в точке соединения конденсаторов C3, C4 формируется немного отличным от половины напряжения питания как раз так, чтобы компенсировать некоторую асимметрию плеч.

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

В схеме исключено возникновение на силовых ключах напряжения больше питающего, так как обратные диоды немедленно отведут такое напряжение в цепи питания. Платой за это является то, что амплитуда напряжения, приложенного к первичной обмотке равно только половине напряжения питания. В результате для формирования выходного тока понадобится двойной ток через силовые ключи по сравнению с пушпульной схемой.

На картинке я показал контуры, по которым идет электрический ток, когда замкнут нижний ключ (контур S1), и когда оба ключа разомкнуты (контур S2). Когда оба ключа разомкнуты, накопленная в трансформаторе энергия сбрасывается в цепи питания через шунтирующий диод верхнего плеча. Нарисовать направление движения токов при замыкании верхнего ключа и после его размыкания Вы легко сможете сами по аналогии.

Типичные схемы полумостовых преобразователей


Схема 1


Схема 2

На этих схемах изображен вариант, когда контроллер и силовая часть питаются одним напряжением. Тут вариант питания от разного напряжения. Он используется, например, в источниках питания, работающих от сети.

В схемах может применяться ШИМ - контроллер 1156ЕУ2 (D1) и драйвер верхнего плеча полумоста IR2125 (D2).

Для этих схем подходит только контроллер с двухтактными каскадами на выходе, то есть предназначенный для управления полевыми транзисторами. Хотя во второй схеме применены биполярные транзисторы, в такой схеме управления контроллер нужен именно для полевых. Контроллер с открытыми эмиттерами на выходе здесь не годится.

Применение

Полумостовая схема лучше всего подходит для относительно маломощных (до 500 Вт) источников питания с высоковольтным входом и низковольтным выходом. Большинство компьютерных блоков питания и импульсных зарядных устройств, построено по такой схеме. Примером может быть следующее зарядное устройство. Применение полумостовой схемы при низком входном напряжении ограничено тем, что в этом случае получаются высокие потери на силовых ключах, и нужны конденсаторы C10, C11 большой емкости, рассчитанные на большие токи.

Расчет управляющего трансформатора L7, L8, L9

[Коэффициент трансформации управляющего трансформатора] = 3 * [Напряжение насыщения база - эмиттер VT2, В] / [Минимальное входное напряжение, В]

[Сопротивление резистора R6, Ом] = 4 / 3 * [Минимальное входное напряжение, В] / [Пиковый ток коллектора VT2, А] / [Коэффициент трансформации управляющего трансформатора]

Расчет прочих номиналов

Элементы управления верхним плечом описаны в статье о понижающем преобразователе.

В целом расчет аналогичен расчету для пушпульной схемы. Так что я приведу только те формулы, которые отличаются.

Как и для пушпульной схемы, мы рекомендуем выбирать максимальный коэффициент заполнения около 80%

[Коэффициент трансформации] = [Минимальная амплитуда напряжения на вторичной обмотке, В] / [Минимальное входное напряжение, В] * 2

Двойка появилась потому, что к первичной обмотке приложена только половина напряжения питания.

Силовые транзисторы

[Максимальное напряжение коллектор - эмиттер VT2, VT9, В] = [Максимальное входное напряжение, В].

Защита по току

Защиту от перегрузок и короткого замыкания выходной цепи для полумостовых схем лучше всего делать на основе трансформатора тока, так как простого и надежного варианта схемы со считывающим резистором нет.

Элементы обратной связи по напряжению

[Усиление при разомкнутом контуре обратной связи на частоте резонанса] ≤ 2 * ПИ * ([Максимальное входное напряжение, В] * [Коэффициент трансформации] / 2 - [Выходное напряжение, В]) / ([Размах напряжения для сравнения, В] * sqrt(([Емкость конденсатора C8, Ф] + [Емкость конденсатора C9, Ф]) * [Индуктивность дросселя L1, Гн]) * [Частота работы контроллера D1, Гц])

Конденсаторы C10, C11

[Емкость конденсатора С10, Ф] = [Емкость конденсатора С11, Ф] = 2.5 * [Максимальная средняя сила тока через дроссель L1, А] * [Коэффициент трансформации] / [Минимальное входное напряжение, В] / [Частота работы контроллера D1, Гц] * [Максимальный коэффициент заполнения]

Такой выбор емкости обеспечит изменение напряжения в точке соединения этих конденсаторов в пределах 10% от минимального входного.

Конденсаторы С10, C11 лучше выбирать рассчитанные на максимальное входное напряжение. Это обеспечит надежный запас.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

 

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. [12] сообщений.

В онлайн-калькуляторе полумостового преобразователя, при введении значения 0 в поле 'Напряжение насыщения коллектор - эмиттер VT2, VT9' для расчета с полевым транзистором, выскакивает сообщение об ошибке с текстом 'Значение 'Напряжение насыщения коллектор - эмиттер VT2, VT9 (для полевого тр-ра введите в поле `0`), В' должно быть больше нуля'. Читать ответ...

Еще такой у меня будет вопрос: почему в базовых цепях нет токоограничительных резисторов? Читать ответ...

Добрый день! А как самому рассчитать управляющий трансформатор полумостового преобразователя? Сколько нужно витков первичной, чтобы индукция не превысила заданную - это понятно, а какие принимать напряжения для базовых цепей транзисторов, токи? Какой типоразмер можно применить? Читать ответ...

Добрый день! Я собрал на макетной плате полумостовой источник с питанием от сети по Вашей схеме. Мощность источника - 24 Вт. Питание контроллера осуществляется с помощью гасящего конденсатора, диодного моста и стабилитрона, при этом цепи питания контроллера и собственно моста разделены, контроллер управляет транзисторами через управляющий трансформатор, поэтому удалось обойтис Читать ответ...

(1) А использовать умножитель напряжения на выходе полумостового преобразователя тоже нельзя? Емкость конденсаторов в умножителе будет около 5-10 нФ, это намного меньше емкости обычных конденсаторов фильтра. А если использовать мостовой выпр. и далее дроссель, то при выходном напряжении 700 В обратное напряж-ие на диодах будет примерно 1200 В. Может, хотя бы подскажете, какие Читать ответ...

(1) Здравствуйте! Я писал по поводу большой мощности, выделяемой на силовых ключах, которая получается в результате расчета. В исходных данных питающее напряжение 310 В, выходное - 40 В, ток нагрузки - 1,1 А. Если задать времена включения и выключения транзисторов, как в примере - 20 нс и 300 нс, то рассеиваемая мощность - в разумных пределах. Но реально эти значения у биполяр Читать ответ...

Вы знаете, рисунки (схемы) плохого качества, ничего непонятно, и непонятно, к какой схеме относится данный расчет. Читать ответ...

Еще статьи

Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения, источник питания...
Как работает обратноходовый стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описани...

Пушпульный импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Подавлен...
Как рассчитать пуш-пульный импульсный преобразователь напряжения. Как подавить п...

Инвертор, преобразователь, чистая синусоида, синус...
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы за...

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко...
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема....

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. ...
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное....

Двухполярный, двухполупериодный бестрансформаторный источник питания, ...
Примеры схем двуполярного и двухполупериодного бестрансформаторного источника пи...

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука...
Включение светодиодов в светодиодном фонаре....

Тиристорный выключатель, переключатель, коммутатор. Тиристор (тринисто...
Тиристор в переключательных схемах переменного тока. Схема твердотельного реле. ...