Синхронный выпрямитель на электронном 

ключе

Обычно выпрямители напряжения выполняют на диодах, падение напряжения на которых зависит от материала и типа диода и лежит в пределах 0,5... 1,5 В. Если ток нагрузки составляет десятки ампер, то в компонентах выпрямителя рассеивается и теряется большая мощность. Чтобы минимизировать мощность потерь, используют управляемые выпрямители. Часто их выполняют на полевых транзисторах, падение напряжения на которых в открытом состоянии составляет не более десятков милливольт. Если на затворы транзисторов подаются сигналы управления от выпрямляемого напряжения,то такой управляемый выпрямитель называется синхронным. Существуют различные варианты синхронных выпрямителей.

В статье рассматривается двухполярный синхронный выпрямитель (удвоитель напряжения) на основе электронных ключей, выполненных на полевых транзисторах.

-

Устройство работает следующим образом. Для начала учтем, что защитные диоды, размещенные внутри полевых транзисторов, включены катодом к стоку. Рассматриваем верхнюю часть схемы. В исходном состоянии каналы полевых транзисторов закрыты (нет питания). Пусть во время очередной полуволны сетевого напряжения"+" присутствует на нижнем выводе вторичной обмотки трансформатора Т1. Тогда ток проходит через замкнутую цепь: резистор R6 — стабилитрон VD3 — защитный диод полевого транзистора VT1 — верхний вывод вторичной обмотки трансформатора. На стабилитроне VD3 возникает падение напряжения (12 В). Через диод VD1 оно заряжает конденсатор С1, и микросхема DA1 получает питание.

На микросхеме DA1 выполнен инвертирующий триггер Шмитта. Затворы транзисторов VT1 и VT2 подключены к выводу 7 DA1 (коллектору разрядного транзистора внутри микросхемы). Это улучшает помехоустойчивость схемы, поскольку затворы при низком выходном уровне подключены практически к общему проводу.

-

Когда светодиод оптрона VU1.1 не светится, его фототранзистор закрыт, на выводах 2 и 6 DA1 — высокий уровень напряжения, а на выходе (выводе 3) — низкий. Транзисторы VT1, VT2 закрыты, и нагрузка обесточена. Если светодиод оптрона VU1.1 зажигается (на нижнем по схеме выводе вторичной обмотки Т1 "-"), он открывает его фото-

транзистор. На выводах 2 и 6 DA1 появляется низкий уровень напряжения, на выходе 3 — высокий. Транзисторы VT1 и VT2 открываются, и нагрузка Rh1 получает питание. Ток нагрузки проходит через верхнюю половину нагрузки Rh2, открытые каналы VT1, VT2 (и защитный диод внутри VT2) и вторичную обмотку Т1.

Светодиоды оптронов VU1.1 и VU1.2 включены встречно-параллельно, поэтому положительная полуволна вторичного напряжения управляет работой верхнего электронного ключа, а отрицательная — нижнего. Работа второго электронного ключа аналогична работе первого, только ток нагрузки протекает через вторую половину нагрузки Rh2

При индуктивной нагрузке между

Схемы источники питания

Синхронный выпрямитель на электронном  ключе

стоками транзисторов VT1, VT2 и VT3, VT4 необходимо установить диод (1.5КЕ400СА), защищающий их от всплесков напряжения, возникающих на индуктивной нагрузке при ее коммутации.

Транзисторы IRF840 имеют максимальный ток 10 А и максимальное напряжение между стоком и истоком 500 В. При выборе транзисторов необходимо учитывать, что на них действует удвоенное выпрямленное напряжение. Если нет необходимости в высоком напряжении, можно использовать сильноточные транзисторы, например, IRFB4332 с максимальным током 60 А и максимальным напряжением сток-исток 250 В. Еще больше возможностей дает использование IGBT-транзисторов, но они должны быть с защитными диодами.

-

Сопротивления резисторов R1, R6, R7 выбираются в зависимости от выходного напряжения. Ток через светодиоды оптронов не должен превышать 20 мА. Напряжение стабилизации стабилитронов VD3, VD4 — 12 В. Если использовать синхронный выпрямитель для выпрямления переменного напряжения меньше 12 В, нужно поставить стабилитроны с напряжением стабилизации 5 В (Д815А), а также выбрать полевые транзисторы, которые открываются при напряжении на затворе 2...5 В. Так как выпрямитель — двухполупериодный, то частота пульсаций равна удвоенной входной частоте. Предельная рабочая частота оптрона АОТ101 АС—10 кГц. Для более высоких частот необходимо выбрать более быстродействующие оптроны. В заключение стоит отметить, что при низком напряжении КПД синхронного выпрямителя больше диодного.

-

В.КАЛАШНИК,

г.Воронеж.

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Схема синхронный выпрямитель на электронном  ключе

Источник: Журнал Радиомир № 8 за 2013

Синхронный выпрямитель на электронном  ключе

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Схема синхронный выпрямитель на электронном  ключе