Aktywny mostek prostowniczy z układem LT4320

Głównym powodem zastosowania układu aktywnego jest minimalizacja strat mocy w prostowniku. Nawet, jeśli typowe diody prostownicze zostaną zastąpione diodami Schottky, to porównanie spadku napięcia anoda-katoda ze spadkiem dren-źródło tranzystora MOSFET-N wypada na niekorzyść diod szczególnie wtedy, gdy prąd płynący przez diodę wynosi kilka amperów.

Schemat modułu prostownika mostkowego opartego o LTC4320 zaprezentowano na rysunku 1. Aplikacja układu nie odbiega od zaprezentowanej w katalogu producenta. Układ U1 steruje pracą kluczy Q1…Q4, a diody DZ1 i DZ2 zapewniają zabezpieczenie przepięciowe. Tranzystory zastosowane w prototypie umożliwiają obciążenie mostka prądem do 10 A przy napięciu zasilania z zakresu 12…24 V AC.

Moduł zmontowano na niewielkiej płytce drukowanej, której schemat montażowy pokazano na rysunku 2. Płytka jest zgodna pod względem obrysu i rozmieszczenia wyprowadzeń z typowym mostkiem prostowniczym. Montaż nie wymaga opisu, należy tylko poprawnie przylutować pady termiczne. Wyprowadzenia mostka wykonano z drutu srebrzonego o średnicy 1,5 mm. Do poprawnej pracy układu jest konieczne obciążenie go kondensatorem filtrującym o pojemności zależnej od warunków pracy – w prototypie jest to minimum 3,3 mF.

Dla sprawdzenia zasadności zastosowania LTC4320 wykonano pomiary porównawcze spadków napięć w kierunku przewodzenia z mostkiem PBPC1003 (200 V/10 A). Układy zasilono z transformatora toroidalnego 12 V AC/200 W. Do wyjścia prostowników dołączono niezbędny do pracy kondensator filtrujący 10 mF/25 V oraz obciążenie aktywne. Otrzymane wyniki zamieszczono w tabeli 1. Na żółto zaznaczono prąd, przy którym prostownik osiąga temperaturę 50°C, na czerwono – 100°C. Oba pracują bez radiatorów przy chłodzeniu za pomocą naturalnego obiegu powietrza. Pomimo zastosowania łatwo dostępnych tranzystorów o nieco wyższej niż zalecana
Rds(on) mostek pracuje poprawnie i można go obciążyć bez dodatkowego odprowadzania ciepła stałym prądem 5 A, a po doklejeniu niewielkiego radiatora lub przyklejeniu mostka do metalowej obudowy nawet 10 A.

Otrzymane wyniki przemawiają za stosowaniem specjalizowanych, „idealnych” układów prostowniczych szczególnie wtedy, gdy zależy nam na jak najmniejszych stratach mocy i mamy nieco bardziej „elastyczny budżet”.

Adam Tatuś, EP