Биполярные транзисторы защищают от неисправности оптрона

Christophe Basso, Радиолоцман №1-2/2024, ст.81

В типичном импульсном источнике пита­ния для стабилизации выходного напряже­ния используются опорное напряжение и оптопара. Оптопара передает изолирован­ную информацию с вторичной стороны на неизолированную первичную и обеспечивает правильную стабилизацию выходного напря­жения. В архитектурах с управлением по току конечный уровень обратной связи реализует­ся с помощью оптрона, работающего как переменный резистор, внутренне подклю­ченный к подтягивающему элементу (Рису­нок 1). Напряжение на выводе обратной связи (FB) непосредственно определяет заданное значение пикового тока источника питания. Когда потребляемая выходная мощность мала, напряжение V_FB и пиковый ток также малы. С увеличением выходной мощ­ности напряжение V_FB повышается, позволяя увеличить пиковый ток.

При коротком замыкании на выходе ток смещения светодиода оптопары исчезает, и она перестает работать как переменный резистор. Благодаря внутреннему подтягива­ющему резистору 6 кОм напряжение V_FB дос­тигает максимального значения, и источник питания отдает в нагрузку максимальную мощность. Однако в приложениях для заряд­ных устройств короткое замыкание не вызы­вает потери регулирования, поскольку выход оптопары постоянно контролирует подавае­мый ток и поддерживает его постоянным (Ри­сунок 2а). В этом случае реализация первич­ной стороны получается простой из-за отсу­тствия вспомогательной обмотки. Если опто­пара не срабатывает, уставка пикового тока увеличивается до максимального значения в течение заданного времени, пока схема не перейдет в защитный режим генерации пачек. Такая ситуация повторяется до тех пор, пока пользователь не выключит источ­ник питания. Наихудший случай возникает при отсутствии нагрузки. Тогда выходное напряжение нарастает до тех пор, пока не закончится пачка импульсов (Рисунок 2б). В результате, если такая ситуация продлится слишком долго, это может привести к быстро­му повреждению выходных конденсаторов.

Чтобы избежать этой проблемы, можно использовать два простых биполярных тран­зистора для блокировки всего импульсного источника питания в случае отказа оптопары (Рисунок 3а). Биполярные транзисторы вклю­чаются по схеме эквивалента тиристора с использованием сдвоенной комплементар­ной пары, например, MBT3946D.

В нормальном режиме работы резисторы R₁ — R₃ гарантируют, что ни p-n-p, ни n-p-n тран­зистор не начнут проводить ток. Кроме того, R₁ и R₂ образуют делитель, который отслежи­вает напряжение V_FB. Когда V_FB увеличивает­ся, напряжение на конденсаторе C₁ растет, пока n-p-n транзистор не начнет притягивать базу p-n-p транзистора к земле. Это действие немедленно включает тиристор, который блокирует напряжение V_FB почти до нуля. Когда V_FB меньше 1.4 В, микросхема NCP1200 перестает выдавать импульсы до тех пор, пока тиристор не будет сброшен. Тиристор можно сбросить, отсоединив заряд­ное устройство от сетевой розетки. На Рисун­ке 3б показаны результаты этой операции и то, что при неисправной оптопаре операция безопасна. Когда оптопара выходит из строя, выходное напряжение растет до тех пор, пока тиристор не остановит работу микросхемы. Затем выходной конденсатор медленно раз­ряжается, и напряжение V_OUT опускается к уровню земли. Конденсатор C₁ отфильтровы­вает любые помехи, возникающие при вклю­чении питания, которые могут привести к лож­ным срабатываниям тиристора.

Похожие записи:

Стробируемый мультивибратор на таймере 555 сразу же приступает к работе Цифровой потенциометра микросхемах CD4516 и CD4093 Регулируемые фазовращателицифровых сигналов на микросхеме 222 Модернизация схемы одновибратора на таймере NE555 Цифровой перестраиваемый НЧ генератор синусоидального сигнала с низкими искажениями