Полумост на ШИМ контроллере TL494

Устройство представляет собой маломощный инвертор полумостовой топологии и может быть применено в качестве источника питания импульсных трансформаторов, маломощных индукционных нагревателей и прочих потребителей импульсного ВЧ питания. Недостатком схемы является отсутствие каких-либо защит. Преобразователь состоит из трёх основных частей: задающий генератор, блок драйверов, полумостовой инвертор.

Генератор собран на базе распространенного ШИМ контроллера TL494. Микросхема формирует на выходах два прямоугольных сигнала противоположных по фазе с мертвым временем между управляющими импульсами. Регулировка частоты от 67кГц до 256кГц осуществляется переменным резистором R6, а мертвого времени - подстроечником R8. Возможности обратной связи в данном устройстве не использованы.

Рисунок 1 - Схема генератора.

В блоке драйверов происходит развязка управляющих сигналов и усиление их для управления силовыми ключами. Затворы силовых ключей являются для драйверов емкостной нагрузкой, которую нужно быстро заряжать и разряжать, поэтому от драйвера требуется выдавать на выходе пики тока, достаточные для заряда емкости затвора за короткое время. Заряд затворов происходит через транзисторы драйверов VT3/VT5. Кроме того, при закрытии ключа недостаточно просто разрядить затвор, в фазе закрытия его нужно либо подтянуть к истоку, либо вовсе подавать отрицательное напряжение относительно истока (применяется в преобразователях высокой мощности). Это нужно для предотвращения ситуации, когда, например, затвор нижнего ключа из разряженного состояния может быть заряжен емкостным током сток-затвор (емкость Миллера), при высокой скорости нарастания напряжения на стоке (dV/dt) в момент открытия верхнего ключа. Этой же емкостью Миллера обусловлен эффект при открытии затвора, но уже в сторону препятствования заряду затвора и эквивалентная емкость затвора для драйвера оказывается больше, чем была бы без подачи напряжения на силовую часть инвертора. Всё это может вызывать сквозные токи, поэтому драйвер должен обеспечивать как быстрый заряд, так и быстрый разряд и удержание затвора в нуле или в отрицательном потенциале относительно истока. Разряд затворов ключей в данной схеме производится транзисторами VT4/VT6. Но, при использовании такой блочной схемы есть особенность её применения - нельзя допускать большой длины слаботочных линий связи генератор-драйверы, а также нежелательно делать длинными линии от драйверов до ключей. Все линии связи выполняются витой парой. Драйвер может работать при частоте до 500кГц и обеспечивать фронты в 200нс на нагрузке 10нФ.

Рисунок 2 - Схема блока драйверов.

Блок собран по полумостовой схеме. Основные элементы:
- VDS1 (35A 1000V) и C10...C13 (в сумме 1000uF 400V) - силовой выпрямитель;
- VT1 и VT2 (20A 500V) - силовые ключи;
- VD2 и VD4 (Hyper Fast 25A 600V 23ns) - обратные диоды;
- VD1 и VD3 (Shottky 60A Vr=150V) - служат для отсечки медленных внутренних диодов ключей.

При применении с активно-индуктивной нагрузкой, желательно применение RC- или RCD-снабберов.

Рисунок 3 - Схема силовой части (полумост).

	Затвор VT2, частота 106кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Между затрорами, частота 106кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Затвор VT2, частота 256кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Затвор VT2, частота 256кГц. Затворный резистор 11 Ом. Uдел = 5В, tдел = 0.4 мкс
	Выход драйвера, нагрузка 12nF+3R, мин.частота. Uдел = 5В, tдел = 2мкс
	Выход драйвера, нагрузка 12nF+3R, частота 250кГц. Uдел = 5В, tдел = 0.4 мкс

Добавление комментария
Имя:
E-mail:
Сообщение: