Обратный преобразователь

редактировать
Рис. 1: Схема обратного преобразователя

Обратный преобразователь обратного хода используется как в преобразовании AC / DC, так и в DC / DC с гальванической развязкой между входом и любыми выходами. Обратный преобразователь представляет собой понижающий-повышающий преобразователь с катушкой индуктивности, разделенной на трансформатор, так что отношения напряжений умножаются с дополнительным преимуществом изоляции. При управлении, например, плазменной лампой или умножителем напряжения выпрямительный диод повышающего преобразователя не используется, и устройство называется обратным трансформатором..

Содержание
  • 1 Структура и принцип
  • 2 Операции
  • 3 Ограничения
  • 4 Приложения
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
Структура и принцип
Рис. 2: Две конфигурации обратного преобразователя в действии: во включенном состоянии энергия передается от источника входного напряжения к трансформатору (выходной конденсатор подает энергию на выходную нагрузку). В выключенном состоянии энергия передается от трансформатора к выходной нагрузке (и выходному конденсатору). Рис. 3: Форма волны - с использованием методов измерения на первичной стороне - показывающая «точку изгиба».

Схема обратного преобразователя показана на рис. 1. Она эквивалентна схеме понижающе-повышающего преобразователя, с разделением катушки индуктивности на трансформатор. Следовательно, принцип работы обоих преобразователей очень похож:

  • Когда переключатель замкнут (верхняя часть рис. 2), первичная обмотка трансформатора напрямую подключается к источнику входного напряжения. Первичный ток и магнитный поток в трансформаторе увеличиваются, сохраняя энергию в трансформаторе. Напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, отрицательное, поэтому диод смещен в обратном направлении (т. Е. Заблокирован). Выходной конденсатор подает энергию на выходную нагрузку.
  • Когда переключатель разомкнут (нижняя часть рис. 2), первичный ток и магнитный поток падают. Вторичное напряжение является положительным, смещает диод в прямом направлении, позволяя току течь от трансформатора. Энергия из сердечника трансформатора перезаряжает конденсатор и питает нагрузку.

Операция накопления энергии в трансформаторе перед передачей на выход преобразователя позволяет топологии легко генерировать несколько выходов с небольшими дополнительными схемами, хотя выходное напряжение должны соответствовать друг другу по коэффициенту поворота. Также существует потребность в управляющем рельсе, который должен быть нагружен перед приложением нагрузки к неконтролируемым рельсам, это должно позволить PWM открыться и обеспечить достаточное количество энергии для трансформатора.

Операции

Обратный преобразователь представляет собой изолированный преобразователь мощности. Две преобладающие схемы управления - это управление в режиме напряжения и управление в режиме тока (в большинстве случаев управление в режиме тока должно быть доминирующим для стабильности во время работы). Оба требуют сигнала, связанного с выходным напряжением. Есть три распространенных способа создания этого напряжения. Первый - использовать оптопару на вторичной схеме для отправки сигнала на контроллер. Второй - намотать на катушку отдельную обмотку и полагаться на перекрестное регулирование конструкции. Третий метод заключается в измерении амплитуды напряжения на первичной стороне во время разряда относительно постоянного первичного напряжения постоянного тока.

Первый метод, включающий оптопару, был использован для получения жесткого регулирования напряжения и тока, тогда как второй подход был разработан для чувствительных к стоимости приложений, где выход не должен быть таким жестким, но до 11 компонентов, включая оптрон, можно исключить из общей конструкции. Кроме того, в приложениях, где надежность критична, оптопары могут отрицательно сказаться на расчетах MTBF (среднее время наработки на отказ). Третий метод, измерение на первичной стороне, может быть таким же точным, как и первый, и более экономичным, чем второй, но при этом требует минимальной нагрузки, чтобы событие разряда продолжало происходить, обеспечивая возможность выборки вторичного напряжения 1: N на первичная обмотка (при T разряда, как показано на рис. 3).

Разновидность технологии измерения первичной стороны заключается в том, что выходное напряжение и ток регулируются путем отслеживания формы волны во вспомогательной обмотке, используемой для питания самой управляющей ИС, что повысило точность регулирования как напряжения, так и тока.. Вспомогательная первичная обмотка используется в той же фазе разряда, что и остальные вторичные обмотки, но вырабатывает выпрямленное напряжение, обычно относящееся к первичному постоянному току, поэтому считается на первичной стороне.

Ранее измерения проводились по всей форме сигнала обратного хода, что приводило к ошибке, но было установлено, что измерения в так называемой точке перегиба (когда вторичный ток равен нулю, см. Рис. 3) позволяют более точно измерить то, что происходит на вторичной стороне. Эта топология теперь заменяет преобразователи дроссельной заслонки (RCC) в таких приложениях, как зарядные устройства для мобильных телефонов.

Ограничения

Непрерывный режим имеет следующие недостатки, которые усложняют управление преобразователем:

  • Контур обратной связи по напряжению требует более низкой полосы пропускания из-за того, что в ответе преобразователя находится ноль в правой полуплоскости.
  • Контур обратной связи по току, используемый при управлении в токовом режиме, требует компенсации крутизны в случаях, когда рабочий цикл выше 50%.
  • Теперь переключатели питания включаются с положительным током - это означает, что помимо скорости выключения скорость включения также важна для эффективности и снижения отходящее тепло в переключающем элементе.

Прерывистый режим имеет следующие недостатки, ограничивающие КПД преобразователя:

  • Высокие среднеквадратичные и пиковые токи в конструкции
  • Высокие отклонения магнитного потока в индуктор
Применение
  • Импульсные источники питания с низким энергопотреблением (зарядное устройство для сотовых телефонов, резервный источник питания в ПК)
  • Недорогие источники питания с несколькими выходами (например, основные источники питания ПК <250 W)
  • Источник высокого напряжения для ЭЛТ в телевизорах и мониторах (обратный преобразователь часто сочетается с приводом горизонтального отклонения)
  • Генерация высокого напряжения (например, для ксеноновых ламп, лазеров, копиров и т.д.)
  • Изолированный драйвер затвора
См. Также
Ссылки
  • Биллингс, Кейт (1999), Руководство по импульсным источникам питания (второе издание), McGraw-Hill, ISBN 0-07-006719-8
На Викискладе есть материалы, связанные с обратными преобразователями.
  1. ^обратными преобразователями - Примечания к лекциям - ECEN4517 - Департамент электрики и компьютерная инженерия - Университет Колорадо, Боулдер.
Последняя правка сделана 2021-05-20 09:40:47
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте