Stabilizatoare în regim de comutaţie – Generalităţi

4.5. Stabilizatoare în regim de comutaţie

4.5.1. Generalităţi

Ca urmare a progreselor înregistrate în tehnologiile de integrare, în ultimii ani s-au realizat mai multe tipuri de circuite integrate care conţin subsisteme de blocuri funcţionale necesare în construcţia stabilizatoarelor de tensiune cu funcţionare în regim de comutaţie. Aceste circuite integrate, denumite regulatoare de tensiune în comutaţie, constituie doar o parte din stabilizatorul pro- priu-zis. Ele asigură funcţiile de control, de comandă şi ele protecţie. Funcţiile de eşantionare şi transferare a ten­siunii de la intrare la sarcină sînt îndeplinite de un cir­cuit extern, realizat cu componente discrete (condensa­toare, bobine, diode, tranzistoare) cunoscut sub numele de convertor de tensiune c.c.—c.c. Corecţia nivelului tensiunii de ieşire se realizează, de obicei, prin variaţia factorului de umplere al impulsurilor (modulare a dura­tei impulsurilor) de comandă.

Regulatoarele ele comutaţie monolitice încorporează blocuri de circuit specializate pentru a îndeplini cerinţele legate de comanda, controlul şi protecţia unui convertor c.c.—c.c. (fig. 4.93).

Tranzistorul comutator se comandă cu un semnal de frecvenţă de ordinul 20—300 kHz (pentru a se uşura fil­trarea tensiunii de ieşire), furnizat de un oscilator intern. Frecvenţa şi factorul maxim ele umplere se fixează de uti­lizator cu ajutorul unui condensator şi a unui rezistor extern.

Factorul de umplere al impulsurilor de comandă tre­buie modificat automat pînă la o anumită limită, în func­ţie de curentul solicitat la ieşire. Această funcţie este înde­plinită de un modulator al duratei impulsurilor. Stabiliza­rea nivelului tensiunii de ieşire la variaţia tensiunii de intrare se efectuează tot prin modificarea factorului de umplere. La majoritatea regulatoarelor de comutatie (TDA1060, TEA 1001, UAA4001; UAA4006 etc.) modulato­rul de durată a impulsurilor este prevăzut cu o intrare de comandă pentru a îndeplini această funcţie. Semnalul de comandă se furnizează de un amplificator de eroare, care compară un nivel de tensiune de referinţă ultrastabil cu o fracţiune din tensiunea de ieşire. Amplificatorul de eroare (cu amplificare mare în buclă deschisă) şi sursa de nnsiune de referinţă, de obicei tip bandă interzisă, sînt integrate în toate regulatoarele de comutaţie monolitice. Suplimentar, la unele regulatoare (SG1524), cipul mai conţine un stabilizator utilizat pentru alimentarea celor­lalte blocuri funcţionale.

Un circuit de tăiere a tensiunii de ieşire, încorporat în majoritatea regulatoarelor de comutaţie facilitează co­manda acestei funcţii.

Necesitatea de a asigura o fiabilitate sporită stabili­zatoarelor în comutaţie a determinat integrarea unor cir­cuite de protecţie la suprasarcină, supratensiune, protecţie termică, protecţie la depăşirea unui factor maxim de um­plere pentru impulsurile de comandă. La unele regula­toare de comutaţie s-au integrat circuite de protecţie la căderea tensiunii de intrare sub o anumită limită, circu­ite de protecţie la defecţiuni (întreruperi, scurtcircuite) apărute în bucla de reacţie, circuite de pornire lentă (TDA2640).

Transmiterea comenzilor de la circuitele de protecţie la tranzistorul comutator de ieşire sau la modulatorul de durată se realizează prin intermediul unor porţi logice şi a cel puţin unui circuit basculant bistabil (latch* sau RS).

Regulatoarele de comutaţie specializate pentru recep­toarele TV (ex. TDA2581) încorporează şi un circuit de control al fazei necesar comutării formei de undă, ceea ce permite circuitului integrat să livreze şi baza de timp care comandă tranzistorul de ieşire la deflexia pe orizontală.

Din cele .=expuse, se poate deduce că subsistemul de blocuri funcţionale furnizat printr-un regulator de comu­taţie simplifică mult construcţia unui număr mare de ti­puri de stabilizatoare în comutaţie. Cînd într-un sistem de alimentare se utilizează mai multe stabilizatoare în comutaţie este recomandabilă sincronizarea lor pe o sin­gură frecvenţă. Majoritatea regulatoarelor de comutaţie permit realizarea acestei funcţii.

Dată fiind complexitatea .schemei electrice echivalente a unui regulator de comutaţie, se poate afirma că scara de integrare pentru un astfel de circuit este cel puţin medie. Tehnologia de integrare folosită este, în general, de tip bipolar, cu diverse îmbunătăţiri, cum ar fi utiliza­rea implantării ionice, pentru realizarea rezistoarelor sau a unor tranzistoare pnp de tip special.

Capsulele folosite pentru aceste subsisteme sînt de tip DIL cu 14 sau 16 terminale. Puterea intern disipată, în mod uzual, este mai mică de 1 W, însă există şi circuite care se livrează în capsule de putere cu radiator (UAA4006, TEA1001, µA 78S40).

În foile de catalog se caracterizează separat fiecare bloc funcţional din regulatorul de comutaţie.

Pentru sursa de tensiune de referinţă se indică nive­lul tensiunii de referinţă, curentul maxim de ieşire şi per­formanţele de stabilizare. Oscilatorul se caracterizează prin frecvenţa maximă, amplitudinea semnalului la ieşire, sta­bilitatea frecvenţei, cu temperatura. La amplificatorul de eroare se precizează tensiunea şi curentul de decalaj la intrare, amplificarea de tensiune în buclă deschisă, banda la amplificare unitară, excursia de tensiune la ieşire. Mo­dulatorul de durată se descrie prin domeniul factorului de umplere, tensiunile de prag la intrare, curenţii de pola­rizare la intrări. La circuitele de protecţie se specifică li­mitele curenţilor sau tensiunilor care le declanşează acţi­unea. Pentru tranzistorul de ieşire, care funcţionează pe post de comutator, se precizează tensiunea maximă colec­tor emitor, tensiunea de saturaţie, curentul rezidual I_CEO, tensiunea maxim admisă pe emitor, timpi de creştere şi de cădere. Furnizarea acestor parametri permite proiec­tarea stabilizatoarelor de comutaţie, la parametrii electrici doriţi (tensiune de ieşire, curent de ieşire, amplitudine şi frecvenţă a tensiunii de ondulaţie etc.).

Se aminteşte că pentru o aplicaţie dată, construcţia şi performanţele unui stabilizator de comutaţie depind în egală măsură, atît de regulatorul de comutaţie monolitic ales cît şi de calităţile componentelor discrete din conver­torul c.c.—c.c.

* Zăvor