|
|||||||||
Широтно - импульсные регуляторы постоянного тока
Необходимость регулировки постоянного напряжения для питания мощных инерционных нагрузок чаще всего возникает у владельцев автомобилей и другой авто-мото техники. Например, появилось желание плавно менять яркость ламп освещения салона, габаритных огней, автомобильных фар или вышел из строя узел регулирования оборотов вентилятора автомобильного кондиционера, а замены нет. Осуществить такое желание иногда нет возможности из-за большого тока потребления этими устройствами - если устанавливать транзисторный регулятор напряжения, компенсационный или параметрический, на регулирующем транзисторе будет выделяться очень большая мощность, что потребует установки больших радиаторов или введения принудительного охлаждения с помощью малогабаритного вентилятора от компьютерных устройств. Выходом из положения является применение широтно - импульсных схем, управляющих мощными полевыми силовыми транзисторами MOSFET. Эти транзисторы могут коммутировать очень большие токи ( до 160А и более) при напряжении на затворе 12 - 15 В. Сопротивление открытого транзистора очень мало, что позволяет заметно снизить рассеиваемую мощность. Схемы управления должны обеспечивать разность напряжений между затвором и истоком не менее 12 ... 15 В, в противном случае сопротивление канала сильно увеличивается и рассеиваемая мощность значительно возрастает, что может привести перегреву транзистора и выходу его из строя. Для широтно - импульсных автомобильных низковольтных регуляторов выпускаются специализированные микросхемы , например U6080B ... U6084B, L9610, L9611, которые содержат узел повышения выходного напряжения до 25 -30 В при напряжении питания 7 -14 В, что позволяет включать выходной транзистор по схеме с общим стоком, чтобы можно было подключать нагрузку с общим минусом, но достать их практически невозможно. Для большинства нагрузок, которые потребляют ток не более 10А и не могут вызвать просадку бортового напряжения можно использовать простые схемы без дополнительного узла повышения напряжения. Такие схемы рассмотрены в этом разделе.
Первый ШИМ регулятор собран на
инверторах логической КМОП
микросхемы. Схема представляет собой генератор прямоугольных
импульсов на двух логических элементах, в котором за счёт диодов
раздельно меняется постоянная времени заряда и разряда
частотозадающего конденсатора, что позволяет изменять скважность
выходных импульсов и значение эффективного напряжения на нагрузке.
В схеме можно использовать любые инвертирующие КМОП элементы, например
К176ПУ2, К561ЛН1, а также любые элементы И, ИЛИ-НЕ, например
К561ЛА7, К561ЛЕ5 и подобные, соответственно сгруппировав их входы.
Полевой транзистор может быть любым из MOSFET,
которые выдерживают максимальный ток нагрузки, но желательно
использовать транзистор с как можно большим максимальным током, т.к. у
него меньшее сопротивление открытого канала, что уменьшает рассеиваемую
мощность и позволяет использовать радиатор меньшей площади.
Достоинство схемы - простота и доступность элементов, недостатки - диапазон изменения выходного напряжения чуть
меньше 100% и невозможно доработать схему с целью
введения дополнительных режимов, например плавного автоматического
увеличения или понижения напряжения на нагрузке, т.к. регулирование производится путём изменения
сопротивления переменного резистора , а не изменением уровня
управляющего напряжения. 1. ШИМ регуляторы напряжения на ждущих мультивибраторах и счётчиках 2. ШИМ регуляторы на операционных усилителях 3. ШИМ регуляторы на широко распространённом таймере NE555N (КР1006ВИ1) 4. Мощный ШИМ-регулятор для автомобиля (для вентилятора климат-контроля или автомобильных фар)
|