Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania

1. 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

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

3. 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

4. 2. Sygnałowy transformator impulsowy jako element izolacyjny e’ 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

5. 3. Transformator impulsowy do sterowania tranzystorów przełączających jako element izolacyjny D2 L T D1 C R0 U0 Uwe 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

6. Stabilność układu zasilacza ze sprzężeniem zwrotnym U0 U0 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 0 -360 -450 -10 margines wzmo-cnienia f [kHz] 1 10 100 Wykresy wzmocnienia i przesunięcia fazowego (tzw. wykresy Bode’go)

7. 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

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

9. Układ scalony TL431 jako powszechnie stosowany wzmacniacz błędu U0 Rx Uzas R1 TL431 e’ + TL431 Ux - Vr=2,5V R2 Układ scalony TL431 nazywany jest programowalną diodą Zenera

10. 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