Proudovou ochranu jednoduchých spínacích tranzistorů a linerárních zdrojů jsme si probrali. Dnes musím, v rámci úplnosti udělat zase chybu a zabrousit do oblasti spínaných zdrojů, které jsme ale ještě neprobrali.
Na spínané zdroje se lze dívat ze dvou pohledů - jednodušší je říci, že tranzistor ve spínaném zdroji ne buď zcela uzavřen, nebo zcela otevřen a produkuje pravoúhlý pulsující výstup a na výstupu je LC filtr, který z pravoúhlého signálu dělá vyhlazené napětí.
To však svádí k otázce - proč se ve spínaných zdrojích smolit s cívkou - nedala by se cívka vynechat ? Odpověď : V principu dala za cenu "krvavého" zhoršení vlastností spínaného zdroje - cívka totiž nefunguje jenom jako "nějaká" filtrace, ale když se podíváte na graf proudu cívkou zjstíte, že když je tranzistor zapnutý cívka se "nabije" proudem a když se tranzistor zavře - cívka "pumpuje" proud do do filtračního kondenzátoru proud ze svého zanikajícího magnetického pole ( přes diodu D1).
Jádrem spínaného zdroje je PWM - pulse width modulator, alias puslně šřkový modulátor, který podle napětí na výstupu řídí poměr doby zapnutí / vypnutí trazistoru. Jak vidíte na schémátku je to v podstatě komparátor, který porovonává napěťovou odchylku od referenčního napětí s konstantně generovaným pilovitým napětím.
V principu - tím že je spínací zdroj spínací - tudíž výkonová ztráta na tranzistoru je minimální - není proudová pojistka pro spínací zdroje tak důležitá a stačilo by použít "spínací tranzistor jako bejk", který "vydrží všechno" a mohli bychom se na proudové pojistky vykašlat. Přesně tak vypadá konstrukce zdrojů, které mohou být až nebezpečné, protože při jejich zkratu hoří dráty, střílejí součástky, prská žhavý kov atd. - což už jsem psal.
Navíc filtr na výstupu spínaného zdroje má omezené fitlrační schopnoti, které se zhoršují při větších proudech - proto hrozí poškození zátěže pulsujícím napětím.
Proudové pojistky ve spínaných zdrojích fungují v principu podobně jako v lineárních, protože tyto zdroje jsou poněkud složitějdí jsou složitejší i proudové pojistky. Ve spínaných zdrojích tudíž máme dvě možnosti jak snímat proud (zkrat)
- Snímání proudu na výstupu (jako u lineárních zdrojů)
- Snímání proudu spínacím tranzistorem
A pak máme dvě možnosti co může proudová pojistka regulovat
- Analogové napětí ve zpětné vazbě
- Digitální "vypínání" PWM modulátoru.
Teoreticky tedy jsou 4 kombinace, ale reálně je častější kombinace - zcela analogová tedy 1+1 nebo zcela digitální tedy 2+2.
Varianta Analogová je myslím jasná - protože ke spínanému zdroji se přistupuje jako k "černé skříňce" měříme proud na výstupu a pokud je moc vysoké začneme zkratovat vstupní referenční napětí - tedy v pricipu totéž co jsme probírali u lineárních zdrojů
Varianta digitální - taky není moc složitá - měří se proud spínacím tranzistorem a pokud přesahuje maximální povolenou hodnotu - tranzistor se pro daný cyklus vypne - a zapne se zase v příštím cyklu.
Digitální varianta je jednodušší - dá se lépe vestavět do integrovaných obvodů, proto se používá častěji. Na druhé straně ochrání spínací tranzistor ale nezaručuje přesnou hodnotu maximálního povoleného proudu na výstupu, a to protože mezi proudem spínacím tranzistorem a proudem za výsupním flitrem není úplně jednoznačný vztah.
Abychom si ukázali (zcela geniální) spínací zdroj nějakého amerického vidláka - vizte tento tří tranzistorový zázrak.
Probereme funkci. Zdroj nepoužívá klasický PWM modulátor, ale tranzistory Q1 a Q2 vytvářejí Schmidtův klopný obvod s hysterezí.
Tedy pokud je napětí v bodě Z větší než napětí na výstupu - je otevřen Q2 a tím je otevřen i Q1 - proud teče cívkou a kondenzátor C Load se nabíjí až se napětí na CLOAD dostane na hodnotu o 0,7V nižší než v bodě Z - Q1 i Q2 se zavřou - proud do Cload ještě nějakou dobu teče přes D1 a cívku - než napětí na něm polklesne a Q2+Q2 se opět otevřou.
Proudová pojistka tohoto zdroje je "analogová" pokud proud odporem RS přesáhne přibližně 500 mA trazistor QS se začne otevírat a začne zkratovat bázi Q2 - což zkracuje dobu jeho otevření i proud a napětí na výstupu.
Otázka pro hloubavé - fungoval by obvod bez C2 ? C2 vnáší do obvodu pozitivní zpětnou vazbu, která urychluje otevírání a zavírání dvojice Q1+Q2, bez něho by se otevíraly příliš pomalu a patrně by se "upekly" výkonovou ztrátou při pomalém přepínání.
Geniální obvod - hodný vyzkoušení minimálně jako "preregulátor", který omezuje výkonovu ztrátu nějakého lineárního stabilizátoru.
Ačkoliv jsem vysvětlil jenom zlomek toho, co je potřeba - myslím, že pro dnešek zase končíme.
Zbývá už jenom tradiční rada pro brunety : Štve vás "miláček", co se po sexu otoči na bok a okamžitě usne ? A co vy ? Nedráždíte jej celý večer a pak usnete než si on stihne před "erotikou" vyčistit zuby ?