Источники питания Keen Side

Ключ на MOSFET эффективно выполняет AC/DC преобразование

STMicroelectronics STD12NE06

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2017

Spehro Pefhany

EDN

Иногда бывают ситуации, когда трансформатор для питания схемы постоянным током у вас есть, но его выходное напряжение намного превышает величину требуемого постоянного напряжения.

После двухполупериодного выпрямления и фильтрации входного переменного напряжения VX выходное напряжение равно

VDC = 1.414VX – 2VF,

где VF – прямое падение напряжения на выпрямителе (приблизительно 0.7 В). Например, если для питания небольшого вентилятора охлаждения с током потребления 100 мА требуется постоянное напряжение 12 В, а в вашем распоряжении есть переменное напряжение 18 В, то на выходе выпрямителя после фильтра вы получите постоянное напряжение 24 В. Хотя понизить напряжение до 12 В можно с помощью простого трехвыводного стабилизатора (такого как µA7812), потерянная мощность составит примерно 1.3 Вт. Эти потери означают, что вам придется обеспечивать отвод тепла, что в определенной степени противоречит цели включения в состав схемы вентилятора охлаждения. Если вы захотите включить стандартный 12-вольтовый вентилятор размером 100 × 100 мм с типичным током потребления 0.45 А, средние потери мощности составят 2.5 В, а при полной нагрузке будут увеличиваться до 5 Вт. Для многих приложений такой уровень потерь недопустим, и вам придется воспользоваться либо дополнительным трансформатором, либо импульсным преобразователем.

В схеме, показанной на Рисунке 1, ключ на MOSFET и диод эффективно используют ток трансформатора, поддерживая постоянное напряжение на уровне, близком к требуемому значению 12 В.

Ключ на MOSFET эффективно выполняет AC/DC преобразование
Рисунок 1. Используя схему с MOSFET, вы можете эффективно понизить слишком высокое
напряжение трансформатора до требуемого постоянного уровня.

Двухполупериодный мост D2 выпрямляет переменное напряжение 18 В. Диод D1 и конденсатор C1 формируют постоянное напряжение смещения затвора, равное примерно 24 В. Через резистор R1 это напряжение управляет затвором транзистора Q1, шунтированным диодом D4, который поддерживает напряжение затвора на уровне не выше 12 В относительно истока, даже в переходных режимах. Во время нарастания выходного напряжения мостового выпрямителя от 0 В до приблизительно 24 В в каждом полупериоде напряжение смещения удерживает MOSFET в открытом состоянии до тех пор, пока входное напряжение не достигнет суммы напряжения пробоя стабилитрона D3 (12 В) и напряжения база-эмиттер транзистора Q2, равной примерно 12.7 В. В этот момент включается транзистор Q2 и закрывает Q1, а конденсатор выходного фильтра C2 начинает заряжаться через диод D5. На отрезках времени, когда выходное напряжение опускается от 24 В до 0 В, при напряжении около 12.7 В Q2 выключается вновь, позволяя открыться MOSFET Q1, чтобы сформировать следующий импульс тока для заряда конденсатора C2. C2 обеспечивает нагрузку питанием в промежутках между импульсами, которые при частоте входного напряжения 60 Гц следуют с частотой 240 Гц. Если вы хотите иметь возможность выключать вентилятор логическим сигналом, добавьте в схему элементы R4 и D6. При подаче на вход сигнала высокого логического уровня транзистор Q2 откроется и выключит MOSFET.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: MOSFET switch provides efficient ac/dc conversion

15 предложений от 14 поставщиков
N - CHANNEL 60V - 0.08ohm - 12A - IPAK/DPAK SINGLE FEATURE SIZE POWER MOSFET
LIXINC Electronics
Весь мир
STD12NE06T4
STMicroelectronics
от 109 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
MOS STD12NE06L
5 241 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
STD12NE06
по запросу
STD12NE06-1
STMicroelectronics
по запросу
Электронные компоненты. Скидки 15%, кэшбэк 15% и бесплатная доставка от ТМ Электроникс
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • В описании схемы допущена неточность. На самом деле, С2 в этот момент перестаёт заряжаться. Просто в оригинальном материале автор не к месту приткнул предложение "C2 заряжается через D5". А вообще, схема напомнила одно из бесчисленных зарядных устройств. На тиристорах, пожалуй, получилось бы сложнее. А при больших мощностях полевой транзистор вполне уместен. При этом схему можно модифицировать и вместо стабилитрона D3 использовать TL431.
  • да, и импульсы заряда С2 следуют с частотой 120 Гц (для американских 60 Гц сетей)
  • Спасибо, в ближайшее время будут сделаны все необходимые исправления.
  • А вообще,есть такая древняя как ***** мамонта микросхема - TL494.И стОит копейки,и возможностей больше.