Частотно-резонансный принцип преобразования POWER

Частотно-резонансный
принцип преобразования
POWER-ONE
TM
Докладчик: Жиделёв Андрей
январь 2006 года
История развития выпрямителей
Частотно-резонансные источники питания
Повышение КПД до 94%
Уменьшение массогабаритных параметров
Уменьшение тепловыделения
Импульсные источники питания
Повышение КПД с 40-55% до 80-85%
Снижение материалоёмкости в 2-3 раза
Линейные источники питания
Резонансные преобразователи
Стремление уменьшить габаритные размеры
импульсных источников питания путём увеличения
рабочих частот преобразователей наталкивается на
трудности, связанные с увеличением потерь при
переключении ключей. Один из путей решения этой
проблемы состоит в том, чтобы использовать схему
резонансного преобразователя. Использование
резонансной схемы делает напряжение на ключе
равным нулю прежде, чем ключ перейдёт состояние
открыто или закрыто. Это устраняет потери при
переключении, т.е. повышает КПД преобразователя и
снижает тепловыделение.
Выпрямители с естественным охлаждением
PMP 5/7/11/13
Рассмотрим функциональную схему резонансного преобразователя:
RMIFilter
Rectifier
Помехо
подавля
ющий
фильтр
Выпря
митель
Start-up
Power
Step-up
chopper
Bulkcapacitors
Конденса
торы
Resonance- Trans
form
converter
er
Резонансный
Транс
преобразоват
форма
ель
тор
Rectifier
Outputcap.
Выпря
митель Конденса
торы
Step-up
controller
Resonance
controller
Outputcontroller
Повышающий
контроллер
Резонансный
контроллер
Выходной
контроллер
RMIFilter
Помехо
подавля
ющий
фильтр
Принципиальная схема резонансного
преобразователя
Рассмотрим основные элементы схемы
Ключ
Ёмкость
Индуктивность
Нагрузка
Ключ
Ёмкость
Трансформатор
Включение верхнего ключа
Описание работы схемы начинается с окончания одного из циклов преобразования, когда трансформатор
уже передал энергию нагрузке и оба ключа находятся в открытом состоянии. Верхняя ёмкость заряжена, а
нижняя разряжена.
При замыкании верхнего ключа начинает течь ток через индуктивность, первичную обмотку трансформатора
и обе ёмкости. При этом верхняя емкость разряжается, а нижняя заряжается. Соответственно напряжение на
верхней ёмкости падает, а на нижней растёт.
Ток через индуктивность постепенно нарастает и соответственно напряжение на ней понижается.
I
I/2
I/2
I
I/2
Ток
Напряжение
Динамика напряжений на элементах схемы
В индуктивности запасается энергия. При
максимальном токе через индуктивность напряжение
на ней поменяет полярность.
I/2
375
10VV
+
-182,5
182,5
0 V VV+
192,5 V
I
375
10 V
V
I/2
Ток
Напряжение
Выключение верхнего ключа и включение
нижнего.
Отключение верхнего ключа происходит при
достижении на нём “нулевого” напряжения и
максимального на индуктивности.
При этом ток протекает от индуктивности через
первичную обмотку трансформатора, ёмкости и диод
шунтирующий нижний ключ.
I/2
0V
192,5 V
I
0V
I/2
Ток
Напряжение
Включение нижнего ключа (второй полупериод)
I/2
При замыкании нижнего ключа направление тока изменится.
Ток будет протекать через индуктивность, первичную обмотку
трансформатора и обе ёмкости. При этом верхняя емкость
заряжается, а нижняя разряжается. Соответственно напряжение
на верхней ёмкости растёт, а на нижней падает .
0V
192,5 V
I/2
I
Ток
Напряжение
Выключение нижнего ключа и включение
верхнего.
В индуктивности запасается энергия. При максимальном токе
через индуктивность напряжение на ней поменяет полярность.
Отключение нижнего ключа происходит при достижении на нём
“нулевого” напряжения и максимального на индуктивности.
I/2
При этом ток протекает от индуктивности через первичную
обмотку трансформатора, ёмкости и диод шунтирующий
верхний ключ.
0V
+
192,5 V
I
0V
I/2
Ток
Напряжение
Спасибо за внимание!
Жиделёв Андрей
Sales Director
Power-One LLC
Energy Solutions
Andrey.Zhidelev@power-one.com
Tel: +7 (495) 245-57-74
Mob: +7 (495) 723-20-24
Fax: +7 (495) 245-95-90
www.power-one.com