Повышающий преобразователь

November 3, 2011 by admin Комментировать »

Второе семейство преобразователей — это повышающие преобразователи. Схема простейшего повышающего преобразователя представлена на рис. 3.3.

load

Рис. 3.3. Простейший повышающий преобразователь

 

Как нетрудно заметить, схема повышающего преобразователя имеет те же части. что и прямоходовый преобразователь, но они иначе расположены. Это новое размещение приводит к тому, что преобразователь работает совершенно по-другому по сравнению с прямоходовым преобразователем. В данном случае, когда ключ замкнут, создается токовая петля, состоящая только из индуктора, ключа и источника входного напряжения. В течение этого периода диод обратно-смещенный, а кривая тока, протекающего через индуктор (рис. 3.4), также имеет положительный линейный наклон и описывается соотношением:

Энергия хранится в магнитном потоке внутри материала сердечника индуктора. Когда ключ размыкается, напряжение на индукторе "возвращается" к уровню входного напряжения. Диод сразу же становится прямо смещенным, когда напряжение индуктора превышает выходное напряжение. Затем напряжение индуктора фиксируется на величине выходного напряжения. Этот уровень напряжения, называемый напряжением обратного хода (flyback voltage), равен выходному напряжению плюс одно падение прямого напряжения на диоде. Ток через индуктор на протяжении периода разомкнутого ключа описывается формулой:

Рис. 3.4. Форма волны напряжения и кривая тока для повышающего преобразователя, работающего

в прерывистом режиме

Когда магнитный поток сердечника полностью исчезает до наступления следующего цикла, то такой режим работы называется прерывистым (discontinuous). Это видно по кривой тока, протекающего через индуктор, и форме волны напряжения, представленных на рис. 3.4. Когда сердечник опустошается не полностью, то в нем находится остаток энергии. Такой режим функционирования, представленный на рис. 3.5, называют непрерывным (continuous).

Рис. 3.5. Форма волны напряжения и кривая тока для повышающего преобразователя, работающего

в непрерывном режиме

В основном повышающие преобразователи работают в прерывистом режиме, поскольку при работе в непрерывном режиме возникают некоторые характерные проблемы нестабильности.

Энергия, сохраняемая внутри индуктора повышающего преобразователя, работающего в прерывистом режиме, описывается следующим соотношением:

Энергия, выделяемая за секунду (Дж/с или Вт), должна быть достаточной для обеспечения требований непрерывного питания нагрузки. Это означает, что энергия, сохраняемая на протяжении времени замкнутого ключа, должна иметь достаточно высокую силу тока /рк, чтобы удовлетворялось следующее выражение:

)

где/,,, — частота работы преобразователя.

В повышающем преобразователе выходное напряжение всегда должно быть выше, чем наибольшее значение входного напряжения. Если индуктор заменить трансформатором, как это показано далее на рис. 3.15, то получится топология, называемая обратноходовым преобразователем (flyback converter). Напряжение и ток обратного хода, если смотреть от ключа, в данном случае аналогичны току и напряжению обратного хода в повышающем преобразователе, однако зависят от коэффициента трансформации трансформатора. Напряжение обратного хода, которое на вторичной обмотке трансформатора все также равно VQut + F"dl0(le, масштабируется по коэффициенту трансформации, если смотреть от ключа. Трансформатор также обеспечивает диэлектрический барьер от входа к выходу, и от того же трансформатора могут быть получены дополнительные выходные напряжения. Кроме того, выходы становятся независимыми от уровня входного напряжения, благодаря чему обратноходовая топология обретает наибольший входной динамический диапазон среди всех топологий.

Из-за более высоких пиковых токов внутри повышающих преобразователей их можно использовать только в приложениях с мощностью до 150 Вт. Они содержат наименьшее количество деталей среди всех топологий и потому очень популярны в приложениях низкой и средней мощности.

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