free download

File name ec_2002_07_28.pdf

ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА: источники питания DC/D ( ) , ..., « », ­ « ­ » ­ , 1. ПЕРЕХОДИМ ВО ВТОРОЙ КЛАСС В «первом классе», в предыдущей статье, мы рассмотрели начальные моменты построения одной из очень важных для энергетической электроники схем ­ одиночного (одинарного) однотактного прямоходового преобразователя (ОПП). Были приведены две основополагающие формулы ­ для емкости i = C du/dt и для индуктивности u = L di/dt. Сформулировано четыре правила: о неизменности на малом интервале времени напряжения на конденсаторе (№1) и тока в катушке индуктивности (№2), о равенстве нулю ампер-секундной площади за период для конденсатора (№3) и о равенстве нулю вольт-секундной площади за период для катушки индуктивности (№4). Показано, что для простейшей схемы ОПП (рис. 1) магнитопровод трансформатора перемагничивается по симметричной петле гистерезиса, используя максимально возможный диапазон индукции (!). Выходной фильтр L1, С1 ОПП является великолепным интегратором, эффективно без потерь выделяющим среднюю составляющую выходного напряжения в соответствии с регулировочной характеристикой Uвых = @Uвх N2. В результате этот Мерседес среди других структур DC/DC-преобразователей обладает замечательным свойством ­ он даже без всяких стабилизирующих обратных связей имеет очень небольшое выходное сопротивление, т.е. по отношению к нагрузке обладает очень полезными свойствами генератора напряжения (при безразрывных токах дросселя). Итак, скорость набрана, продолжаем движение. РЕАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПРОСТЕЙШЕМ ОПП Реальный ОПП имеет диаграммы напряжений и токов, несколько отличающиеся от приведенных в предыдущей статье. При выключении транзистора VT1 на диаграмме напряжения на стоке может наблюдаться узкий выброс, иногда значительной величины, многократно превышающей входное напряжение (рис. 2а). Реальное наличие накопленной энергии в индуктивности рассеяния Ls трансформатора Т1, W = i2Ls/2, при выключении вызывает выброс напряжения на стоке транзистора VT1. Поскольку величина индуктивности рассеяния мала, то этот процесс имеет небольшую длительность, рождается, как говорят профессионалы, «иголка». Далее, после короткого высокочастотного переходного процесса формируется медленный резонансный процесс, описанный в предыдущей статье, среди простого народа именуемый ­ «пупок». Фактически мы имеем дело с двухконтурной резонансной системой, в которой распределенные и приведенные емкости трансформатора резонируют по отдельности и в совокупности c индуктивностями рассеяния Ls и намагничивания L. Вид получаемых напряжений за время резонансных процессов может быть различным. Кроме четкого разделения «иголки» и «пупка», можно наблюдать «двугорбого верблюда» и очень часто несимметричное напряжение за счет слившихся «иголки» и «пупка», это как бы половина синусоиды, у которой передний фронт крутой, а задний ­ пологий (автор надеется, что читатели пополнят копилку экзотических названий процессов в ОПП). Необходимо добавить, что пока мы говорим о диаграмме, вы