Широтно – импульсный регулятор постоянного тока. Схемотехника

Опубликовано 25.11.2010 Ведущий Валерий Харыбин

Широтно-импульсная модуляция - это широко используемая возможность регулирования напряжения. Шим-сигналы используют в основном для управления двигателями и импульсными блоками питания. Для этого применяются различные схемы управления: транзисторы, специальные интегральные схемы, процессоры обработки цифровых сигналов. Как правило, сгенерированным шим-сигналом управляется транзистор, чаще применяется полевой. Большой популярностью является применение широтно-импульсных схем, управляющих мощными полевыми силовыми транзисторами MOSFET. Данные транзисторы могут коммутировать большие токи до 100А и более, при напряжении на затворе 12 - 15В. Сопротивление транзистора в открытом состоянии очень мало, что снижает рассеиваемую мощность. Схемы управления должны обеспечивать разность напряжений между затвором и истоком не менее 12В - 15В. В частых случаях, для шим-регуляторов используются микросхемы с повышением выходного напряжения до 25 - 30В, при напряжении питания 8 - 14В, что позволяет включать транзистор по схеме с общим стоком. Большинство нагрузок, имеющих ток потребления не более 10А, схематически выполнены без дополнительного узла повышения напряжения. Пример использования шим-регулятора на простой схеме, собранной на инверторах логической КМОП микросхемы. Устройство представляет собой генератор прямоугольных импульсов на двух логических элементах, где диоды раздельно меняют постоянную времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора. Именно это позволяет менять скважность выходных импульсов и значение выходного напряжения на нагрузке. В схеме используется инвертирующий КМОП элемент К561ЛН2, полевой транзистор, который желательно применить с большим максимальным током, потому - что, у него меньше сопротивление открытого канала. Именно это уменьшает рассеиваемую мощность и позволяет использовать радиатор с меньшей площадью. Основное достоинство схемы - простота в конструкции и надежность в применении.