O estagio de controle é a parte responsavel pela geração do sinal modulado a ser empregado no chaveamento da parte de potência.
Seu esquema bãsico pode ser visto na Figura 5.1.
OSCILADOR +
•
ISOLADOR
PW M
"DRIVER"
1 1 u
DRIVER"LIMITADOR DE CORRENTE
1
PARTIDASUAVIZADA
..-4.
.
.
CIRCUITO DE AMOLDA-
MENTO
.
CIRCUITO DE AMOLDA-
MENTO
,
TRANSISTOR DE CHAVEAMENTO
_L
-1F
--o
---o--4.
E0 TENSÃODE SAÍDA
1
4...AMPLIFICADOR DE ERRO
4---o--
INDICAÇÃO DE OPERAÇÃO
PARTIDA
PROTEÇÃO DE SOBRE TENSÃO
E
SUBTENSÃO INTERRUPÇÃO
de controle.
(COMPUTADOR)
do estagio - 25 -
Fig. 5.1 - Esquema
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O método de modulação empregado é o de PWM- modulação por largura de pulso -, ou seja a informação é enviada variando a largura do pulso. Na fonte chaveada, a informação usada como variável para a mo dulação, é o nivel da tensão do estágio de saida.
Analisando cada parte do estágio de controle, verifica-se que o sinal do estágio da saida é comparado com uma tensãode referência e amplificado, obtendo um sinal de erro na saida do amplificador de er ro. Este sinal é utilizado pelo modulador PWM para a geração do pulso modulado.
O modulador PWM é implementado com um "timer" NE 555 (Signetics, 1977), que opera no modo monoestável. Toda vez que chega um pulso do oscilador, o 555 é regatilhado, com a sua saida indo para ni
— vel alto, liberando, assim, o gerador de rampa. No instante em que o si nal da rampa atingir o sinal de erro, o 555 é zerado, com a saida indo para nivel baixo, e também é descarregado o capacitor que gera a rampa.
O 555 sO será regatilhado quando ocorrer um novo pulso do oscilador.
O oscilador também é implementado com um "timer" 555, ge rando um trem de pulsos com uma frequência fixa de 40 KHz. Além de rega tilhar o PWM, o oscilador, apOs uma divisão por 2, é usado para indicar qual dos dois transistores de chaveamento será excitado.
Durante a partida da fonte, o estagio de saida está dese nergizado e, portanto, o sinal de erro é grande, o que levaria a fonte começar a chavear com a máxima largura de pulso. Entretanto, isto oca siona alguns inconvenientes como alta corrente de partida nos coletores dos transistores de chaveamento, além de aparecer um "overshoot" no si nal de salda. A fim de eliminar estes problemas, é inserido no controle um circuito de partida suavizada.
Este circuito apresenta ume constante de tempo de algumas dezenas de milissegundos, durante os quais o sinal de erro acompanha a carga de umcapacitor, fazendocomquea largura do pulso aumente suave mente.
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Outro circuito que atua sobre o modulador é o limitador de corrente. Este circuito compara uma amostra de corrente no primário de transformador e, caso esta exceda o valor pré-ajustado, o limitador ir ã atuar sobre o modulador, suprimido o pulso atual. Como consequên cia, a fonte começa a entrar na região de limitação de corrente, confor me se vê' na Figura 5.2. Aumentando a corrente, a tensão de salda dimui até o ponto em que a proteção de subtensão atua, desarmando a fonte.
TENSÃO DE SAÍDA
Vo •
Vrnin
L
I i
LIMITAÇÃO DE 1../CORRENTE
CORRENTE IO Imdx DE SAÍDA
Fig. 5.2 - Característica de transferência da fonte.
A partida da fonte é feita automaticamente quando da ener gização da fonte, através de um circuito RC, o qual permite que se espe re o tempo necessário para a carga do capacitor do estágio de entrada antes de iniciar o chaveamento. Opcionalmente, o circuito de partida que se rearme a fonte através de um "push-botton", toda vez que a fonte tenha se desarmado.
O estagio de controle possui ainda um circuito de' prote ção contra subtensão e contra sobretensão. Ele opera com comparadores de tensão, e quando a tensão de saída cair fora dos limites estabeleci
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dos para a operação da fonte é gerado um sinal que indica que houve uma subtensão ou sobretensão na saida. Este sinal, após ser memorizado, ira fornecer um sinal de interrupção para o computador, caso seja necessa rio, para indicar que a fonte ira se desligar. Decorrido um intervalo de tempo, dado por uma constante RC do circuito, o sinal de subtensão/
sobretensão atua no circuito desarmando a fonte.
Durante a operação de partida da fonte, o circuito de pro teço fica inibido, sendo liberado somente após o circuito de partida suavizada ter acabado de atuar, ou seja, após a fonte ter entrado em re gime de funcionamento.
O sinal modulado em largura de pulso, gerado pela parte lógica do controle, deve ser amplificado para poder atuar sobre a parte de potência. Devido ao problema de o estagio de entrada ter que estar isolado do estagio de saída, deve-se utilizar um circuito que faça tam bém a isolação elétrica entre o estagio de controle e o de entrada. Es te circuito, chamado isolador, é basicamente um transformador de pulso mais um circuito transistorizado para excitação do transformador.
O calculo do transformador de pulso é semelhante ao do transformador de potência, utilizando-se "pot-core" de ferrite como ma teria] magnético. O sinal modulado é então transferido ao secundario do transformador de pulso para ser amplificado e amoldado antes de ser apli cado base do transistor de chaveamento.
O "driver" empregado é do tipo ativo, sendo constituído por uma fonte de corrente controlada. Enquanto durar o pulso do PWM, a fonte de corrente permanece conduzindo fornecendo uma corrente constan te para o transistor de chaveamento. Na ausência de pulso do PWN o
"driver" corta a corrente enviada ao transistor e coloca uma resistên cia baixa na sua saída, a qual será utilizada para descarregar a base do transistor de chaveamento obtendo-se uma transição rápida a satura ção e o seu corte.
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O circuito de amoldamento é constituido por um circuito RC que armazena energia durante o tempo em que a fonte de corrente estã conduzindo. Esta energia ser ã utilizada para eleminar a carga armazena da na junção base-emissor do transistor de chaveamento, quando termina a excitação do transistor.
A vantagem de utilizar um circuito de "driver" ativo é a facilidade de aumentar a potência da fonte, alternado apenas o valor da fonte de corrente, embora apresente uma desvantagem, que é na necessida dade de uma fonte de tensão, para alimentação do driver, independente da fonte de alimentação da parte 16gica do controle.
Uma derivação de um dos tranformadores de pulso do
"driver" é aproveitada para gerar o gatilho para o SCR do estagio de en trada (Figura 2.1). Um trem de pulso constantemente aplicadoao "gate"
do SCR, tentando disparã-lo, o qual entrara em condução sempre que a tensão de saida do retificador for maior que a tensão do capacitor.
Completando a descrição do estãgio de controle tem-se um circuito de indicação de fonte desarmada o qual ir ã acender um LED sem pre que a fonte não estiver operando.
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