Прямоходовый преобразователь

October 28, 2011 by admin Комментировать »

Прямоходовые стабилизаторы образуют большое семейство топологий импульсных источников энергии. Их можно распознать по индуктивно емкостному фильтру (далее — LC-фильтру), расположенному сразу после ключа или после выходного выпрямителя на вторичной обмотке трансформатора. Простая форма пря- моходового стабилизатора представлена на рис. 3.1. Такой стабилизатор называется понижающим (buck).

Рис. 3.1. Базовый прямоходовый преобразователь (показан понижающий преобразователь)

Функционирование такого преобразователя можно рассматривать по аналогии с работой механического маховика однопоршневой машины. LC-фильтр, подобно маховику, сохраняет энергию между силовыми импульсами драйвера. На вход LC- фильтра (ограничительный входной фильтр) подается срезанное входное напряжение. Фильтр выполняет вольт-временное усреднение колебаний входного напряжения, модулированной по рабочему циклу. Функцию LC-фильтрации можно аппроксимировать следующей зависимостью:

Выходное напряжение поддерживается схемой управления путем изменения рабочего цикла. Название "понижающий преобразователь" обусловлено тем, что выходное напряжение должно быть ниже входного.

Функционирование понижающего стабилизатора проще всего исследовать, если разбить его на два периода (рис. 3.2).

Эта подводимая энергия сохраняется магнитным потоком внутри материала сердечника индуктора.        4

Когда ключ разомкнут ("ВЫКЛ", OFF), входное напряжение стремится упасть ниже уровня земли, и диод (D), называемый ограничивающим диодом (catch diode), становится прямосмещенным. Он продолжает проводить ток, который прежде протекал через ключ, и часть сохраненной энергии разряжается на нагрузку. Это формирует локальную токовую петлю, состоящую из диода, индуктора и нагрузки. Ток, протекающий через индуктор в продолжение этого периода можно описать формулой:

Форма кривой тока в это время представляет собой отрицательный линейный пилообразный сигнал с наклоном -VouxIL. Когда ключ опять замыкается, диод сразу же запирается, и ток теперь протекает через входной источник питания и ключ. Ток, протекающий через индуктор (/mm) перед самым моментом замыкания ключа, становится током, который должен первоначально протекать через ключ.

Значение выходного постоянного тока нагрузки падает от пикового до минимального. В типичных приложениях пиковое значение тока через индуктор составляет около 150%, а минимальный ток — около 50% постоянного тока нагрузки.

Рис. 3.2. Форма волны напряжения и кривая тока для прямоходового (понижающего) преобразователя

Когда ключ замкнут ("BKJT", ON), входное напряжение подается на вход LC фильтра. Ток через индуктор линейно повышается и описывается выражением

Энергия, хранимая внутри индуктора в течение этого периода равна

К преимуществам прямоходовых преобразователей относится то, что они показывают более низкие значения размаха напряжения пульсации, чем повышающие преобразователи, и могут обеспечивать более высокие уровни выходной мощности. Прямоходовые преобразователи могут обеспечивать киловатты мощности.

Трансформатор в схеме может располагаться между ключом и LC-фильтром, и служить для повышения или понижения входного напряжения. Такие топологии формируют семейство преобразователей, называемых прямоходовыми преобразователями с изолирующим трансформатором и показанных далее на рис. 3.14-3.17. Трансформатор дает некоторые явные преимущества, такие как обеспечение диэлектрического барьера от входа к выходу и возможность добавления дополнительных выходов. Кроме того, он делает выходное напряжение независимым от уровня входного напряжения.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты