Mikrovezje je zasnovano za krmiljenje močnih stabilizatorjev impulzne napetosti in krmilnih vezij električnega pogona s preklopnim tokom do 5 A.

Mikrovezje vključuje: stabilizator napetosti, PWM, ojačevalnik neusklajenega signala, primerjalnik, generator žagaste napetosti, temperaturne in tokovne zaščitne enote ter močnostni bipolarni tranzistor.

Mikrovezje je izdelano v 8-polnem kovinsko-steklenem ohišju tipa 4.106.010.

riž. 1 Blok diagram mikrovezja

Namen zatičev mikrovezja je predstavljen v tabeli, blokovni diagram je prikazan na sl. 1, tipični povezovalni diagram pa je na sl. 2.

Električni parametri

Načini delovanja

Opomba:Disipacija moči v temperaturnem območju od 25 do 125°C pada linearno za 0,16 W/°C.

Pri nameščanju mikrovezja je treba upoštevati, da je njegovo telo električno povezano s skupno žico njegovih notranjih komponent.

Načelo delovanja mikrovezja temelji na PWM pretvorbi vhodne napetosti. Izhodna napetost ojačevalnika signala napake (ZDA) s pomočjo stikala PWM se primerja z napetostjo generatorja žagaste napetosti G. Če napetost generatorja ne presega napetosti USR, je izhod stikala v dnevniku država. “0” in ključni tranzistor je trenutno odprt. Med nastajanjem žagaste napetostne fronte generator proizvede pravokotni impulz, ki se uporablja za sinhronizacijo PWM. Med delovanjem sinhronizacijskega impulza je ključni tranzistor v zaprtem stanju, tj. sprednji rob krmilnih impulzov na izhodu gonilnika (osnova ključnega tranzistorja) sovpada z začetkom tvorbe linearno naraščajočega odseka žagine napetosti. S tem se odpravi vpliv nelinearnosti padajočega odseka žagine napetosti na parametre PWM.

riž. 2 Tipična povezovalna shema

Pri uporabi mikrovezja v tokokrogih z ozemljenim oddajnikom ključnega tranzistorja (pin 8) je vrednost časovnega kondenzatorja, priključenega na pin. 3, mora biti vsaj 0,025 µF.

Izum se nanaša na varilno proizvodnjo in se lahko uporablja pri proizvodnji ali posodobitvi varilnih virov energije. Namen izuma je povečati moč in stabilnost impulzov za vžig obloka s spremembo vezja kaskade ključev, kar omogoča izboljšanje operativnih lastnosti stabilizatorja in razširitev področja njegove uporabe. Impulzni stabilizator varilnega obloka vsebuje dva transformatorja 1, 2, dva tiristorja 7, 8, štiri diode 10 13, kondenzator 9, upor 14. 1 oz.

Izum se nanaša na varilno proizvodnjo in se lahko uporablja pri proizvodnji ali posodobitvi varilnih virov energije. Namen izuma je razviti napravo, ki zagotavlja povečano moč in stabilnost impulzov vžiga obloka s spremembo vezja kaskade ključev, kar omogoča izboljšanje operativnih lastnosti stabilizatorja in razširitev področja njegove uporabe. Za stabilizacijo procesa obločno varjenje na izmenični tok na začetku vsakega polcikla varilna napetost v oblok se dovaja kratkotrajni močan tokovni impulz, ki nastane s ponovnim polnjenjem kondenzatorja, priključenega na napajalni tokokrog obloka s pomočjo tiristorskih stikal. V znanem vezju kondenzatorja ni mogoče napolniti do vrednosti amplitude napetosti, ki ga napajajo, kar zmanjša moč impulza, ki vžge lok. Hkrati na moč tega impulza vpliva trenutek odpiranja tiristorjev glede na začetek pol cikla napetosti, ki napaja lok. To je posledica prezgodnjega zapiranja tiristorjev, saj je polnilni tok kondenzatorja, ki teče skozi njih, določen z reaktanco kondenzatorja. Ta tok lahko drži tiristor odprt, dokler presega zadrževalni tok tiristorja. Navedeno stanje je zagotovljeno (potem ko odklepni impulz prispe na krmilno elektrodo tiristorja) za zelo kratek čas, po katerem se tiristor zapre. Risba kaže električni diagram stabilizator. Poziciji 1 oziroma 2 označujeta dodatne in varilni transformator s; 3 in 4 priključne točke na vezja ključne tiristorske kaskade; 5 oziroma 6 varilna elektroda in varjen izdelek; 7 in 8 ključnih tiristorjev; 9 kondenzator; 10 in 11 močnostnih diod; 12 in 13 diod nizke moči; 14 upor. Diagram ne prikazuje naprave za generiranje krmilnih impulzov, ki odklepajo tiristorje. Krmilni signali U y iz te naprave se dovajajo na ustrezne elektrode tiristorjev 7 in 8. Naprava deluje na naslednji način. Ko se na obloku pojavi pozitivna polvalovna napetost in se na začetku tega pol-cikla vklopi tiristor 8, se kondenzator 9 takoj napolni skozi njega in diodo 11. Toda tiristor ostane odprt, saj dokler vrednost amplitudne napetosti ni dosežen na sekundarnem navitju transformatorja 1, teče tok skozi tiristor po dveh tokokrogih: tiristor 8 dioda 11 kondenzator 9 in tiristor 8 dioda 13 upor 14. Tok, ki teče skozi prvi tokokrog, je zelo majhen (ne zadostuje, da bi ohranil tiristor odprt), skozi drugo vezje pa zadostuje, da ostane tiristor odprt. Ko napetost danega polcikla naraste na vrednost amplitude, se kondenzator napolni do vsote te napetosti z napetostjo na obloku. Nato se bo napetost na sekundarnem navitju transformatorja 1 začela zmanjševati in napetost napolnjenega kondenzatorja 9 bo zaprla diodo 13, kar bo vodilo do zaklepanja tiristorja 8 in kondenzator 9 bo ostal napolnjen z ekstremno vrednostjo vsote navedenih napetosti, dokler se ne spremeni polarnost napetosti na obloku. Po spremembi polarnosti na začetku naslednjega pol-cikla se bo tiristor 7 odprl s krmilnim impulzom in kondenzator se bo takoj napolnil do vsote napetosti, ki v tem trenutku delujejo na sekundarnih navitjih transformatorjev 1 in 2. Dioda 12 odpre, tiristor 7 ostane odprt, dokler ni dosežena vrednost amplitude napetosti na sekundarnem navitju transformatorja 1. V skladu s tem se kondenzator 9 ponovno napolni do vsote vrednosti amplitude določene napetosti in napetosti obloka. Uvedba teh elementov v električni tokokrog stabilizatorja omogoča dvakratno ali večkratno povečanje amplitude impulza in njegovo (nihanje) neodvisno od trenutka odpiranja tiristorjev glede na začetek polovice cikel napetosti na obloku. V zgornji utemeljitvi je omenjena samo vrednost amplitude napetosti na sekundarnem navitju transformatorja 1 in nič ni rečeno o naravi spremembe napetosti na obloku. Dejstvo je, da ima električni oblok pomembno stabilizacijsko sposobnost in med zgorevanjem ima izmenična napetost na njem pravokotno obliko z ravnim vrhom (meandrom), tj. napetost na obloku med pol-ciklom je praktično konstantna v amplitudi (se ne spreminja v velikosti) in ne vpliva na naravo naboja kondenzatorja 9. Uporaba izuma je omogočila povečanje amplitude impulz vžiga obloka za 1,8,2-krat, da se stabilizira, ko se odpiralni moment spremeni v širokem razponu tiristorjev glede na začetek pol cikla izmenične napetosti na obloku. Z zagotavljanjem navedenih učinkov je mogoče intenzivno uničiti oksidni film med argonsko obločnim varjenjem aluminija in njegovih zlitin, stabilizirati proces zgorevanja obloka v širokem razponu varilnih tokov, zlasti v smeri njegovega zmanjšanja. Opažena je bila visoka kakovost oblikovanja zvarnih šivov.

Zahtevek

IMPULZNI VARILNI OBLOČNI STABILIZATOR, ki vključuje zaporedno vezano sekundarno navitje varilnega transformatorja, vezje vzporedno povezanih tiristorjev z njihovim krmilnim vezjem, kondenzator in sekundarno navitje dodatnega transformatorja, vezanega v skladu s sekundarnim navitjem. varilnega transformatorja, ki je povezan z varilnimi elektrodami, označen s tem, da sta vgrajeni dve močnostni in dve nizkoenergetski diodi ter upor, močnostne diode pa so vezane zaporedno glede na tiristorje, priključna točka enega tiristorja in katoda prve močnostne diode je povezana s katodo prve nizkoenergetske diode, priključna točka katode drugega tiristorja in anode druge močnostne diode pa je povezana z anodo druge nizkoenergetske diode. močnostna dioda dioda, anoda in katoda prve oziroma druge nizkoenergetske diode so preko upora povezane s kondenzatorsko ploščo, ki je priključena na sekundarno navitje dodatnega transformatorja.

Oscilator- to je naprava, ki pretvarja nizkonapetostni tok industrijske frekvence v visokofrekvenčni tok (150-500 tisoč Hz) in visoko napetost (2000-6000 V), katerega uporaba v varilnem krogu olajša vzbujanje in stabilizira oblok med varjenjem.

Glavna uporaba oscilatorjev je pri argonsko obločnem varjenju z izmeničnim tokom z neuporabno elektrodo iz tankih kovin in pri varjenju z elektrodami z nizkimi ionizacijskimi lastnostmi prevleke. Shema električnega vezja oscilatorja OSPZ-2M je prikazana na sl. 1.

Oscilator je sestavljen iz nihajnega kroga (kondenzator C5, gibljivo navitje visokofrekvenčnega transformatorja in iskrišča P se uporabljajo kot indukcijska tuljava) in dveh induktivnih dušilnih tuljav Dr1 in Dr2, povečevalnega transformatorja PT in visokega -frekvenčni transformator visokofrekvenčni transformator.

Nihajno vezje ustvarja visokofrekvenčni tok in je induktivno povezano z varilnim vezjem preko visokofrekvenčnega transformatorja, katerega sponke sekundarnih navitij so povezane: ena na ozemljeno sponko izhodne plošče, druga preko kondenzatorja C6 in varovalko Pr2 na drugi terminal. Za zaščito varilca pred poškodbami električni šok Vezje vključuje kondenzator C6, katerega upor preprečuje prehod visokonapetostnega in nizkofrekvenčnega toka v varilni tokokrog. V primeru okvare kondenzatorja C6 je v vezju vključena varovalka Pr2. Oscilator OSPZ-2M je zasnovan za neposredno priključitev na dvofazno ali enofazno omrežje z napetostjo 220 V.

riž. 1. : ST - varilni transformator, Pr1, Pr2 - varovalke, Dr1, Dr2 - dušilke, C1 - C6 - kondenzatorji, PT - povečevalni transformator, VChT - visokofrekvenčni transformator, R - odvodnik	riž. 2. : Tr1 - varilni transformator, Dr - dušilka, Tr2 - pospeševalni oscilatorski transformator, P - iskrišče, C1 - kondenzator vezja, C2 - zaščitni kondenzator vezja, L1 - samoindukcijska tuljava, L2 - komunikacijska tuljava

Pri normalnem delovanju oscilator enakomerno prasketa, zaradi visoke napetosti pa pride do razpada iskrišča. Iskrišče mora biti 1,5-2 mm, kar se nastavi s stiskanjem elektrod z nastavitvenim vijakom. Napetost na elementih oscilatorskega vezja doseže nekaj tisoč voltov, zato je treba regulacijo izvajati pri izklopljenem oscilatorju.

Oscilator mora biti registriran pri lokalnih inšpekcijskih organih za telekomunikacije; med delovanjem spremljajte pravilno povezavo z električnim in varilnim krogom ter dobro stanje kontaktov; delo z ohišjem; odstranite ohišje samo med pregledom ali popravilom in ko je omrežje odklopljeno; spremljajte dobro stanje delovnih površin iskrišča in če se pojavijo usedline ogljika, jih očistite z brusnim papirjem. Oscilatorjev s primarno napetostjo 65 V ni priporočljivo priključiti na sekundarne sponke varilnih transformatorjev kot so TS, STN, TSD, STAN, saj se v tem primeru med varjenjem zmanjša napetost v tokokrogu. Za napajanje oscilatorja morate uporabiti močnostni transformator s sekundarno napetostjo 65-70 V.

Priključni diagram oscilatorjev M-3 in OS-1 na varilni transformator tipa STE je prikazan na sliki 2. Specifikacije oscilatorji so podani v tabeli.

Tehnične značilnosti oscilatorjev

Vzbujevalci pulznega obloka

To so naprave, ki služijo za dovajanje sinhroniziranih impulzov povišane napetosti v AC varilni oblok v trenutku spremembe polarnosti. Tako je veliko lažje ponovno vžgati oblok, kar vam omogoča zmanjšanje napetosti odprtega tokokroga transformatorja na 40-50 V.

Impulzni vzbujevalniki se uporabljajo samo za obločno varjenje v okolju zaščitenega plina z neuporabno elektrodo. Vzbujevalniki na visoki strani so priključeni vzporedno z napajanjem transformatorja (380 V), na izhodu pa vzporedno z lokom.

Močni patogeni sekvenčna povezava uporablja se za obločno varjenje pod praškom.

Vzbujevalniki impulznega obloka so bolj stabilni kot oscilatorji, ne ustvarjajo radijskih motenj, vendar zaradi nezadostne napetosti (200-300 V) ne zagotavljajo vžiga obloka brez stika elektrode z izdelkom. Možni so tudi primeri kombinirane uporabe oscilatorja za začetni vžig obloka in impulznega vzbujevalnika za vzdrževanje njegovega poznejšega stabilnega zgorevanja.

Stabilizator varilnega obloka

Za povečanje produktivnosti ročnega obločnega varjenja in ekonomične porabe električne energije je bil ustvarjen stabilizator varilnega obloka SD-2. Stabilizator vzdržuje stabilno gorenje varilnega obloka pri varjenju z izmeničnim tokom s potrošno elektrodo tako, da na začetku vsake periode na oblok dovaja napetostni impulz.

Stabilizator razširja tehnološke zmogljivosti varilnega transformatorja in vam omogoča varjenje z izmeničnim tokom z UONI elektrodami, ročno obločno varjenje z neprebavljivo elektrodo izdelkov iz legiranih jekel in aluminijevih zlitin.

Diagram zunanjih električnih povezav stabilizatorja je prikazan na sl. 3, a, oscilogram stabilizacijskega impulza - na sl. 3, b.

Varjenje s stabilizatorjem omogoča varčnejšo porabo električne energije, razširitev tehnoloških zmožnosti uporabe varilnega transformatorja, zmanjšanje obratovalnih stroškov in odpravo magnetnega peskanja.

Varilna naprava "Discharge-250". Ta naprava je razvita na osnovi varilnega transformatorja TSM-250 in stabilizatorja varilnega obloka, ki proizvaja impulze s frekvenco 100 Hz.

Funkcionalni diagram varilne naprave in oscilogram napetosti odprtega tokokroga na izhodu naprave sta prikazana na sl. 4, a, b.

riž. 3. : a - diagram: 1 - stabilizator, 2 - kuhalni transformator, 3 - elektroda, 4 - izdelek; b - oscilogram: 1 - stabilizacijski impulz, 2 - napetost na sekundarnem navitju transformatorja	riž. 4. a - diagram naprave; b - oscilogram napetosti odprtega tokokroga na izhodu naprave

Naprava "Discharge-250" je namenjena za ročno obločno varjenje z izmeničnim tokom z uporabo potrošnih elektrod katere koli vrste, vključno s tistimi, ki so namenjene za varjenje z enosmernim tokom. Napravo lahko uporabljamo pri varjenju z neplačljivimi elektrodami, na primer pri varjenju aluminija.

Stabilno gorenje obloka je zagotovljeno z dovajanjem obloka na začetku vsake polovice obdobja izmenične napetosti varilnega transformatorja z napetostnim impulzom neposredne polarnosti, to je, ki sovpada s polarnostjo določene napetosti.

Skoraj vsako delo elektronsko vezje zahteva enega ali več virov s konstantno napetostjo, pri čemer se v veliki večini primerov uporablja stabilizirana napetost. Stabilizirani napajalniki uporabljajo linearne ali preklopne stabilizatorje. Vsak tip pretvornika ima svoje prednosti in s tem svojo nišo v napajalnih tokokrogih. Nedvomne prednosti preklopnih stabilizatorjev vključujejo višje vrednosti učinkovitosti, zmožnost doseganja visokih vrednosti izhodnega toka in visoko učinkovitost z veliko razliko med vhodno in izhodno napetostjo.

Načelo delovanja stopenjsko preklopnega stabilizatorja

Slika 1 prikazuje poenostavljen diagram napajalnega dela IPSN.

riž. 1.

Tranzistor z efektom polja VT izvaja visokofrekvenčno preklapljanje toka. V impulznih stabilizatorjih tranzistor deluje v preklopnem načinu, to je, da je lahko v enem od dveh stabilnih stanj: polna prevodnost in izklop. V skladu s tem je delovanje IPSN sestavljeno iz dveh izmeničnih faz - faze črpanja energije (ko je tranzistor VT odprt) in faze praznjenja (ko je tranzistor zaprt). Delovanje IPSN je prikazano na sliki 2.

riž. 2. Princip delovanja IPSN: a) faza črpanja; b) faza praznjenja; c) časovni diagrami

Faza črpanja energije se nadaljuje skozi ves časovni interval T I. V tem času je stikalo zaprto in prevaja tok I VT. Nato gre tok skozi induktor L do obremenitve R, ki ga preusmeri izhodni kondenzator C OUT. V prvem delu faze kondenzator dovaja bremenu tok I C, v drugi polovici pa del toka I L odvzame bremenu. Velikost toka I L nenehno narašča, energija pa se kopiči v induktorju L, v drugem delu faze pa na kondenzatorju C OUT. Napetost na diodi V D je enaka U IN (minus padec napetosti na odprtem tranzistorju), dioda pa je med to fazo zaprta - skozi njo ne teče tok. Tok I R, ki teče skozi obremenitev R, je konstanten (razlika I L - I C), zato je konstantna tudi napetost U OUT na izhodu.

Faza praznjenja nastopi v času T P: stikalo je odprto in skozenj ne teče tok. Znano je, da se tok, ki teče skozi induktor, ne more spremeniti v trenutku. Tok IL, ki se nenehno zmanjšuje, teče skozi obremenitev in se zapre skozi diodo V D. V prvem delu te faze kondenzator C OUT še naprej kopiči energijo, pri čemer obremenitvi odvzame del toka I L. V drugi polovici faze praznjenja začne kondenzator dovajati tok tudi bremenu. Med to fazo je konstanten tudi tok I R, ki teče skozi breme. Zato je tudi izhodna napetost stabilna.

Glavne nastavitve

Najprej omenimo, da glede na funkcionalno zasnovo ločimo IPSN z nastavljivo in fiksno izhodno napetostjo. Tipična vezja za vklop obeh vrst IPSN so predstavljena na sliki 3. Razlika med njima je v tem, da je v prvem primeru uporovni delilnik, ki določa vrednost izhodne napetosti, nameščen zunaj integriranega vezja, v drugem pa se nahaja izven integriranega vezja. , znotraj. V skladu s tem v prvem primeru vrednost izhodne napetosti nastavi uporabnik, v drugem pa med izdelavo mikrovezja.

riž. 3. Tipično preklopno vezje za IPSN: a) z nastavljivo in b) s fiksno izhodno napetostjo

Najpomembnejši parametri IPSN vključujejo:

• Območje dovoljenih vrednosti vhodne napetosti U IN_MIN…U IN_MAX.
• Največja vrednost izhodnega toka (obremenitveni tok) I OUT_MAX.
• Nazivna vrednost izhodne napetosti U OUT (za IPSN s fiksno vrednostjo izhodne napetosti) ali obseg vrednosti izhodne napetosti U OUT_MIN ...U OUT_MAX (za IPSN z nastavljivo vrednostjo izhodne napetosti). Pogosto v referenčni materiali označeno je, da je največja vrednost izhodne napetosti U OUT_MAX enaka največji vrednosti vhodne napetosti U IN_MAX. V resnici to ne drži povsem. V vsakem primeru je izhodna napetost manjša od vhodne, vsaj za toliko padca napetosti na ključnem tranzistorju U DROP. Z vrednostjo izhodnega toka, ki je enaka na primer 3A, bo vrednost U DROP 0,1...1,0V (odvisno od izbranega mikrovezja IPSN). Približna enakost U OUT_MAX in U IN_MAX je mogoča le pri zelo nizkih vrednostih obremenitvenega toka. Upoštevajte tudi, da sam proces stabilizacije izhodne napetosti vključuje izgubo več odstotkov vhodne napetosti. Deklarirano enakost U OUT_MAX in U IN_MAX je treba razumeti samo v smislu, da ni drugih razlogov za zmanjšanje U OUT_MAX, razen tistih, ki so navedeni zgoraj v določenem izdelku (zlasti ni izrecnih omejitev glede največje vrednosti faktor polnjenja D). Vrednost napetosti je običajno navedena kot U OUT_MIN povratne informacije UFB. V resnici mora biti U OUT_MIN vedno nekaj odstotkov višji (zaradi istih stabilizacijskih razlogov).
• Natančnost nastavitve izhodne napetosti. Nastavite kot odstotek. Smiselno je le v primeru IPSN s fiksno vrednostjo izhodne napetosti, saj so v tem primeru upori delilnika napetosti nameščeni znotraj mikrovezja, njihova natančnost pa je parameter, ki se nadzoruje med proizvodnjo. V primeru IPSN z nastavljivo vrednostjo izhodne napetosti parameter izgubi pomen, saj natančnost delilnih uporov izbere uporabnik. V tem primeru lahko govorimo le o velikosti nihanja izhodne napetosti glede na določeno povprečno vrednost (natančnost povratnega signala). Spomnimo se, da je v vsakem primeru ta parameter za preklop napetostnih stabilizatorjev 3 ... 5-krat slabši v primerjavi z linearnimi stabilizatorji.
• Padec napetosti na odprtem tranzistorju R DS_ON. Kot smo že omenili, je ta parameter povezan z neizogibnim zmanjšanjem izhodne napetosti glede na vhodno napetost. A pomembnejše je nekaj drugega – višja kot je vrednost upora odprtega kanala, več energije se razprši v obliki toplote. Za sodobna mikrovezja IPSN dobra vrednost so vrednosti do 300 mOhm. Višje vrednosti so značilne za čipe, razvite pred vsaj petimi leti. Upoštevajte tudi, da vrednost R DS_ON ni konstanta, temveč je odvisna od vrednosti izhodnega toka I OUT.
• Trajanje obratovalnega cikla T in preklopna frekvenca F SW. Trajanje delovnega cikla T je določeno kot vsota intervalov T I (trajanje impulza) in T P (trajanje pavze). V skladu s tem je frekvenca F SW recipročna vrednost trajanja delovnega cikla. Za določen del IPSN je preklopna frekvenca stalna vrednost, ki jo določajo notranji elementi integriranega vezja. Pri drugem delu IPSN se preklopna frekvenca nastavi z zunanjimi elementi (običajno zunanjim RC vezjem), v tem primeru se določi obseg dovoljenih frekvenc F SW_MIN ... F SW_MAX. Višja preklopna frekvenca omogoča uporabo dušilk z nižjo vrednostjo induktivnosti, kar pozitivno vpliva tako na dimenzije izdelka kot na njegovo ceno. Večina ISPS uporablja krmiljenje PWM, to pomeni, da je vrednost T konstantna, med postopkom stabilizacije pa se vrednost impulzne frekvence (PFM krmiljenje) prilagaja veliko manj pogosto. V tem primeru je vrednost T I konstantna, stabilizacija pa se izvede s spreminjanjem trajanja premora T P. Tako vrednosti T in s tem F SW postanejo spremenljive. V referenčnih materialih je v tem primeru praviloma nastavljena frekvenca, ki ustreza delovnemu ciklu, ki je enak 2. Upoštevajte, da je treba frekvenčno območje F SW_MIN ...F SW_MAX nastavljive frekvence razlikovati od tolerančnih vrat za fiksno pogostost, saj je tolerančna vrednost pogosto navedena pri proizvajalcu referenčnih materialov.
• Faktor dolžnosti D, ki je enak odstotku
  razmerje med T I in T. Referenčni materiali pogosto navajajo "do 100%". Očitno je to pretiravanje, saj če je ključni tranzistor stalno odprt, potem ni procesa stabilizacije. Pri večini modelov, danih na trg približno pred letom 2005, je bila zaradi številnih tehnoloških omejitev vrednost tega koeficienta omejena nad 90 %. V sodobnih modelih IPSN je večina teh omejitev presežena, vendar izraza "do 100%" ne bi smeli jemati dobesedno.
• Faktor učinkovitosti (ali učinkovitosti). Kot je znano, je za linearne stabilizatorje (v bistvu stopenjsko) to odstotno razmerje med izhodno napetostjo in vhodom, saj sta vrednosti vhodnega in izhodnega toka skoraj enaki. Pri preklopnih stabilizatorjih se lahko vhodni in izhodni tokovi bistveno razlikujejo, zato se kot izkoristek vzame odstotno razmerje med izhodno in vhodno močjo. Strogo gledano, za isto mikrovezje IPSN se lahko vrednost tega koeficienta bistveno razlikuje glede na razmerje med vhodno in izhodno napetostjo, količino toka v obremenitvi in ​​frekvenco preklopa. Za večino IPSN je največja učinkovitost dosežena pri vrednosti obremenitvenega toka reda 20 do 30 % največje dovoljena vrednost, zato številčna vrednost ni zelo informativna. Bolj priporočljivo je uporabiti grafe odvisnosti, ki so na voljo v referenčnih materialih proizvajalca. Slika 4 prikazuje grafe učinkovitosti za stabilizator kot primer. . Očitno uporaba visokonapetostnega stabilizatorja pri nizkih dejanskih vrednostih vhodne napetosti ni dobra odločitev, saj se vrednost učinkovitosti znatno zmanjša, ko se obremenitveni tok približa največji vrednosti. Druga skupina grafov prikazuje bolj zaželen način, saj je vrednost učinkovitosti šibko odvisna od nihanj izhodnega toka. merilo prava izbira Pretvornik ni toliko številčna vrednost učinkovitosti kot gladkost grafa funkcije toka v obremenitvi (odsotnost "blokade" v območju visokih tokov).

riž. 4.

Podani seznam ne izčrpa celotnega seznama parametrov IPSN. Manj pomembne parametre je mogoče najti v literaturi.

Posebne lastnosti
stabilizatorji impulzne napetosti

V večini primerov imajo IPSN številne dodatne funkcije, razširiti možnosti njihove praktične uporabe. Najpogostejši so naslednji:

• Vhod za izklop obremenitve »Vklop/izklop« ali »Izklop« vam omogoča, da odprete ključni tranzistor in tako odklopite napetost od obremenitve. Običajno se uporablja za daljinec skupina stabilizatorjev, ki izvajajo določen algoritem za dovajanje in izklapljanje posameznih napetosti v napajalnem sistemu. Poleg tega se lahko uporablja kot vhod za zasilni izklop v nujnih primerih.
• Izhod v normalnem stanju »Power Good« je splošni izhodni signal, ki potrjuje, da je IPSN v normalnem stanju delovanja. Nivo aktivnega signala se oblikuje po zaključku prehodnih procesov iz dobave vhodne napetosti in se praviloma uporablja bodisi kot znak uporabnosti ISPN bodisi za sprožitev naslednjega ISPN v serijskih napajalnih sistemih. Razlogi, zakaj se ta signal lahko ponastavi: vhodna napetost pade pod določeno raven, izhodna napetost preseže določeno območje, obremenitev je izklopljena s signalom za izklop, presežena je največja vrednost toka v obremenitvi (zlasti, dejstvo kratkega stika), temperaturna zaustavitev bremena in nekatere druge. Dejavniki, ki se upoštevajo pri generiranju tega signala, so odvisni od določen model IPSN.
• Zunanji sinhronizacijski zatič "Sync" omogoča sinhronizacijo notranjega oscilatorja z zunanjim signalom ure. Uporablja se za organizacijo skupne sinhronizacije več stabilizatorjev v kompleksnih sistemih napajanja. Upoštevajte, da ni nujno, da frekvenca signala zunanje ure sovpada z naravno frekvenco FSW, vendar mora biti v dovoljenih mejah, navedenih v materialih proizvajalca.
• Funkcija mehkega zagona zagotavlja razmeroma počasno povečanje izhodne napetosti, ko je napetost uporabljena na vhodu IPSN ali ko je signal za zaustavitev vklopljen na padajočem robu. Ta funkcija vam omogoča zmanjšanje tokovnih sunkov v obremenitvi, ko je mikrovezje vklopljeno. Delovni parametri vezja mehkega zagona so najpogosteje fiksni in določeni z notranjimi komponentami stabilizatorja. Nekateri modeli IPSN imajo poseben izhod mehkega zagona. V tem primeru so zagonski parametri določeni z ocenami zunanjih elementov (upor, kondenzator, RC vezje), povezanih s tem zatičem.
• Temperaturna zaščita je zasnovana tako, da prepreči okvaro čipa, če se kristal pregreje. Zvišanje temperature kristala (ne glede na razlog) nad določeno raven sproži zaščitni mehanizem - zmanjšanje toka v obremenitvi ali njegovo popolno zaustavitev. To prepreči nadaljnji dvig temperature matrice in poškodbe čipa. Vrnitev vezja v način stabilizacije napetosti je možna šele, ko se mikrovezje ohladi. Upoštevajte, da je temperaturna zaščita implementirana v veliki večini sodobnih mikrovezij IPSN, vendar ločena navedba tega posebnega pogoja ni zagotovljena. Inženir bo moral sam ugibati, da je razlog za izklop bremena ravno delovanje temperaturne zaščite.
• Tokovna zaščita je sestavljena iz omejitve količine toka, ki teče skozi obremenitev, ali odklopa obremenitve. Zaščita se sproži, če je upor obremenitve prenizek (na primer kratek stik) in tok preseže določeno mejno vrednost, kar lahko povzroči okvaro mikrovezja. Kot v prejšnjem primeru je diagnosticiranje tega stanja skrb inženirja.

Še zadnja opomba glede parametrov in funkcij IPSN. Na slikah 1 in 2 je razelektritvena dioda V D. V dokaj starih stabilizatorjih je ta dioda izvedena ravno kot zunanja silicijeva dioda. Slabost te rešitve vezja je bil velik padec napetosti (približno 0,6 V) na diodi v odprtem stanju. Poznejše zasnove so uporabljale Schottkyjevo diodo, ki je imela padec napetosti približno 0,3 V. V zadnjih petih letih so zasnove uporabljale te rešitve le za visokonapetostne pretvornike. V večini sodobnih izdelkov je razelektritvena dioda izdelana v obliki notranjega tranzistorja z učinkom polja, ki deluje v protifazi s ključnim tranzistorjem. V tem primeru je padec napetosti določen z uporom odprtega kanala in pri nizkih obremenitvenih tokovih daje dodaten dobiček. Stabilizatorji, ki uporabljajo to zasnovo vezja, se imenujejo sinhroni. Upoštevajte, da zmožnost delovanja z zunanjim signalom ure in izraz "sinhroni" nista povezana na noben način.

z nizko vhodno napetostjo

Glede na to, da proizvodni program STMicroelectronics vključuje približno 70 vrst IPSN z vgrajenim ključnim tranzistorjem, je smiselno vso raznolikost sistematizirati. Če vzamemo kot merilo parameter, kot je največja vrednost vhodne napetosti, potem lahko ločimo štiri skupine:

1. IPSN z nizko vhodno napetostjo (6 V ali manj);

2. IPSN z vhodno napetostjo 10…28 V;

3. IPSN z vhodno napetostjo 36…38 V;

4. IPSN z visoko vhodno napetostjo (46 V in več).

Parametri stabilizatorjev prve skupine so podani v tabeli 1.

Tabela 1. IPSN z nizko vhodno napetostjo

Leta 2005 je bila linija stabilizatorjev te vrste nepopolna. Omejeno je bilo na mikrovezja. Ta mikrovezja so imela dobre lastnosti: visoko natančnost in učinkovitost, brez omejitev vrednosti delovnega cikla, možnost prilagajanja frekvence pri delovanju z zunanjim signalom ure in sprejemljivo vrednost R DSON. Zaradi vsega tega so ti izdelki danes v povpraševanju. Pomembna pomanjkljivost je nizek največji izhodni tok. V liniji nizkonapetostnih IPSN iz STMicroelectronics ni bilo stabilizatorjev za obremenitvene tokove 1 A in več. Kasneje je bila ta vrzel odpravljena: najprej so se pojavili stabilizatorji za 1,5 in 2 A (in), v Zadnja leta- pri 3 in 4 A ( , In ). Poleg povečanja izhodnega toka se je povečala preklopna frekvenca in zmanjšal upor odprtega kanala, kar pozitivno vpliva na potrošniške lastnosti končnih izdelkov. Opažamo tudi pojav mikrovezij IPSN s fiksno izhodno napetostjo ( in ) - v liniji STMicroelectronics ni veliko takšnih izdelkov. Najnovejši dodatek z vrednostjo RDSON 35 mOhm je eden najboljših v industriji, kar v kombinaciji z obsežno funkcionalnostjo obljublja dobre obete za ta izdelek.

Glavno področje uporabe tovrstnih izdelkov so mobilne naprave z baterijskim napajanjem. Širok razpon vhodne napetosti zagotavlja stabilno delovanje opreme pri različnih stopnjah napolnjenosti baterije, visoka učinkovitost pa zmanjša pretvorbo vhodne energije v toploto. Slednja okoliščina določa prednosti preklopnih stabilizatorjev pred linearnimi na tem področju uporabniških aplikacij.

Na splošno se ta skupina STMicroelectronics razvija precej dinamično - približno polovica celotne linije se je pojavila na trgu v zadnjih 3-4 letih.

Preklopni stabilizatorji
z vhodno napetostjo 10…28 V

Parametri pretvornikov te skupine so podani v tabeli 2.

Tabela 2. IPSN z vhodno napetostjo 10…28 V

Pred osmimi leti so to skupino predstavljala le mikrovezja , in z vhodno napetostjo do 11 V. Razpon od 16 do 28 V je ostal prazen. Od vseh naštetih modifikacij le , vendar parametri tega IPSN slabo ustrezajo sodobnim zahtevam. Lahko domnevamo, da je bila v tem času nomenklatura obravnavane skupine popolnoma posodobljena.

Trenutno so osnova te skupine mikrovezja . Ta linija je zasnovana za celotno območje obremenitvenih tokov od 0,7 do 4 A, zagotavlja celoten nabor posebnih funkcij, preklopna frekvenca je nastavljiva v precej širokem območju, ni omejitev glede vrednosti delovnega cikla, učinkovitosti in odprtosti -vrednosti upora kanala izpolnjujejo sodobne zahteve. V tej seriji sta dve pomembni pomanjkljivosti. Prvič, ni vgrajene razelektritvene diode (razen za mikrovezja s pripono D). Natančnost regulacije izhodne napetosti je precej visoka (2%), vendar prisotnost treh ali več zunanjih elementov v povratnem kompenzacijskem vezju ne more veljati za prednost. Mikrovezja se razlikujejo od serije L598x le v drugačnem območju vhodne napetosti, vendar so zasnova vezja in posledično prednosti in slabosti podobni družini L598x. Kot primer je na sliki 5 prikazano tipično povezovalno vezje za triampersko mikrovezje. Obstaja tudi razelektritvena dioda D in elementi kompenzacijskega vezja R4, C4 in C5. Vhoda F SW in SYNCH ostaneta prosta, zato pretvornik deluje iz notranjega oscilatorja s privzeto frekvenco F SW.

Stabilizator obloka je potreben element oprema za obločno varjenje z neuporabno elektrodo z uporabo izmeničnega toka industrijske frekvence. Njegova naloga je zagotoviti ponovno vzbujanje obloka, ko se polarnost spremeni iz neposredne v obratno. Stabilizator mora ustvarjati impulze z zadostno energijo in trajanjem, da zagotovi ponovno vzbujanje obloka. Običajno amplituda napetostnega impulza stabilizatorja doseže 400-600 V.

Stabilizatorji se imenujejo aktivni, pri katerih se impulzna energija kopiči v nekakšni napravi za shranjevanje (induktivni ali kapacitivni) in se na ukaz krmilne naprave vnese v obločno vezje. V pasivnih stabilizatorjih se impulz ustvari zaradi procesov, ki se pojavljajo v vezju obloka. Samo stabilizatorji aktivnega tipa so dobili praktično distribucijo.

Najpomembnejši del stabilizatorja je krmilno vezje za trenutek generiranja impulza. Impulz stabilizatorja je treba ustvariti po spremembi polarnosti napetosti obloka z določeno zakasnitvijo, ki je določena z razvojnim časom žarilne razelektritve. Obstajata dva možna načina za ustvarjanje impulza: potencialni in diferencialni. V prvem primeru se impulz ustvari, ko napetost obloka doseže določeno raven, v drugem - ko se napetost obloka močno spremeni. Če je zakasnitev vezja majhna, ne več kot 1-2 μs, je priporočljivo uporabiti potencialno metodo. Omogoča vam izbiro impulza, ko je to potrebno, tj. ko nastane nenormalna žareča razelektritev. Če je zamuda velika, je treba vhodni signal krmilnega vezja dodeliti v začetni fazi postopka obnovitve napetosti. Tukaj je priporočljivo uporabiti diferencialna vezja.

Stabilizatorji so del AC varilnih enot in niso na voljo posebej. Na sl. Slika 5.7 prikazuje shematski diagram stabilizatorja zgorevanja obloka.

riž. 5.7. Shematski diagram stabilizatorja obloka.

Kondenzator C se polni iz povečevalnega transformatorja 3T preko diode D. V pravem trenutku, ko se napajalna napetost (varilni transformator CT) spremeni iz neposredne polarnosti v obratno, se tokovni impulz dovaja na krmilno elektrodo tiristorja T. Tiristor se odklene in kondenzator C se izprazni v obločno režo. Pojavi se kratek, a močan tokovni impulz in lok je med prehodom dobro vzburjen varilni tok skozi ničlo.

Varilni cikel

Blok varilnega cikla zagotavlja:

Vklop cikla na ukaz operaterja;

Vklop dovoda zaščitnega plina;

Prepoved vklopa varilnega toka, dokler plin ne vstopi v območje varjenja in izpodrine tam prisoten zrak;

Vklop naprave za vžig obloka;

Povečanje toka na delovni tok;

Onemogočanje naprave za vžig obloka;

Vklop gibanja varilnega gorilnika in dovod polnilne žice;

Na ukaz operaterja zmanjšajte varilni tok za čas, ki ga določi operater;

Izklop varilnega vira;

izklop dovoda plina za določen čas in vrnitev vezja v prvotno stanje.