Renesase HA16163 kontrolleritel põhinevate ülitõhusate kvaasiresonantstoiteallikate ehitamine sünkroonse alaldiga. Kõik lülitustoiteallika kohta Kõrge efektiivsusega vooluahelaga resonantstoiteallikad

See artikkel on koostatud saadetud materjalide põhjal Aleksander Germanovitš Semenov, Chişinăus asuva Vene-Moldova ettevõtte "Elkon" teadus- ja tootmisettevõtte direktor. Artikli koostamisel osales ka ettevõtte peainsener Aleksander Anatoljevitš Penin. Aleksander Germanovitš kirjutab:
"Spetsialiseerides toiteallikate valdkonnale, õnnestus meil luua väljundparameetrite sügava reguleerimisega resonantsmuundurite konstrueerimise meetod, mis erineb seni teadaolevatest. Sellele meetodile saadi rahvusvaheline patent. Meetodi eelised on kõige olulisemad. avaldub täielikult võimsate - 500 kuni kümnete kilovattide - allikate ehitamisel. Muundur ei vaja väljundis kiireid kaitselülitusi lühiste eest kuna lüliti voolu katkestus praktiliselt puudub üheski režiimis. Läbivoolude tekkimise võimalus Kuna füüsiliselt (ilma tagasisideta) on muundur vooluallikaks, on nüüd võimalik toitevõrgu alaldi filterkondensaatorit üle kanda muunduri väljundisse, mis võimaldas saada võimsusteguriks 0,92-0,96 sõltuvalt koormusest Resonantsahela sagedus ei muutu ja see võimaldab efektiivselt filtreerida muunduri kiirgust igas suunas Praktiline teostus toimub elektrokeemilise kaitse vooluallikate kujul - katoodkaitsejaamad Elkon kaubamärgist. Võimsus 600, 1500, 3000 ja 5000 vatti. Kasutegur nominaalrežiimis on tasemel 0,93-095. SKZ läbis MTÜ VZLET sertifitseerimiskatsed. Rakendamine on aeglane, veniv. Kõik see kinnitab idee elujõulisust. Mulle aga tundub, et ärilise edu saavutamiseks on vaja ideed populariseerida, et sellele tähelepanu tõmmata.»
Alati on rõõm kolleege aidata, eriti kuna Elconi toodete idee on uudne.

Praegu optimeeritakse jõuelektroonika seadmeid ja professionaalseks kasutamiseks välja töötatud seadmeid aktiivselt selliste kriteeriumide järgi nagu kaal, mõõtmed, efektiivsus, töökindlus ja maksumus. Need nõuded karmistuvad pidevalt, see tähendab, et klient soovib omada minimaalsete mõõtmete ja kaaluga seadet, mis on samal ajal kõrge efektiivsuse, kõrge töökindluse ja madala hinnaga.

Toodete tarbijaomaduste parandamiseks on vaja kasutada üldtuntud meetmeid: muundamise töösageduste suurendamine, jõuelementide võimsuskadude vähendamine, dünaamiliste ülekoormuste vähendamine või kõrvaldamine vooluringi toiteosas. Sageli on need meetmed üksteisega vastuolus ja teatud tulemuste saavutamiseks teeb arendaja mõne, mõnikord väga raske kompromissi. Seetõttu on muundurtehnoloogia parameetrite edasine optimeerimine võimalik ainult nende seadmete konstrueerimise uutele põhimõtetele üleminekul.

Et mõista, kuidas Elconi pakutav pinge reguleerimise meetod on põhimõtteliselt erinev ja milline uudsus selles peitub, räägime kõigepealt regulaatorite traditsioonilisest disainist. DC-DC muundurid (DC/DC converters), mis on jõuelektroonika valdkonnas märkimisväärne seadmete klass, on traditsiooniliselt ehitatud järgmise skeemi järgi: primaarlüli muundab alalispinge kõrgsageduslikuks vahelduvpingeks; sekundaarlüli muundab vahelduvpinge alalispingeks. Tavaliselt sisaldab muundur regulaatorit, mis juhib väljundi alalispinget või hoiab seda vajalikul tasemel.

Kõrgsageduslikku teisendust saab läbi viia erinevate vooluahelate abil, kuid kui me räägime push-pull vooluahelatest, siis võime nimetada kahte tüüpi: toitelüliti voolu ristkülikukujulise kujuga vooluringid ja siinuse (või kvaasisinusoidse) resonantsahelad. ) lüliti voolu kuju.

Muundurite tööefektiivsuse määravad suuresti dünaamilised lülituskaod toiteelementidel töövoolu väärtuste ümberlülitamisel. Üle 100 W võimsusega muundurite arendamise kogemus näitab, et neid kadusid on võimalik vähendada peamiselt madalate lülitusaegadega lülituselementide (transistoride) kasutamise ja õige lülitustrajektoori kujundamisega. Praegusel elemendibaasil on muidugi üsna kõrged dünaamilised omadused, kuid sellegipoolest pole need ideaalsest kaugel. Seetõttu põhjustavad tehnoloogilised piirangud sageli toiteahela elementide märkimisväärset liigpinget, mis tähendab, et muunduri üldine töökindlus väheneb.

Õige lülitustee moodustamine on oluline ülesanne, mis võib ka lülitusliigpingeid oluliselt vähendada. See meetod tagab nn pehme lülituse, jaotades energia ümber lülituselemendi tegeliku võimsusosa (transistorlüliti) ja moodustava elemendi vahel. Kadude vähenemine toimub tänu nende kogutud energia tagastamisele. Meenutagem, et vormielementide tuntud esindajad on kõikvõimalikud RCD-ahelad, summutustakistid, snubberid jne.

Pärismuundurite väljatöötamise praktika näitab, et sadade kuni tuhandete vattide nimivõimsusega seadme loomisel tuleb sõna otseses mõttes iga vati efektiivse võimsuse eest "annata", et maksimaalselt vähendada soojuskadusid, mis vähendavad üldist muunduri efektiivsus.

Teine probleem on seotud vajadusega kiire kaitse järele koormuse lühise (lühise) eest. Peamiselt on probleem selles, et liiga kiire kaitse muutub liiga vastuvõtlikuks valehäiretele, lülitades muunduri välja ka siis, kui sellele ohtu pole. Liiga aeglane kaitse on valehäirete suhtes vastupidav, kuid tõenäoliselt ei kaitse seadet. Optimaalse kaitse väljatöötamine nõuab palju pingutusi.

Seoses eeltooduga ei vasta klassikaline kõrgsagedusmuundur päris võimsuse muundamise tehnoloogia tänapäevastele nõuetele. Nende seadmete ehitamiseks on vaja leida uusi viise.

Viimasel ajal on insenerid pööranud tähelepanu resonantsmuunduritele kui suure potentsiaaliga seadmetele. Resonantsmuundurites on dünaamilised kaod põhimõtteliselt väiksemad, need tekitavad palju vähem häireid, kuna lülitus ei toimu mitte harmooniliste rikaste sirgete servadega, vaid sujuva signaalikujuga, mis on lähedane sinusoidile. Resonantsmuundurid on töökindlamad, nad ei vaja kiiret kaitset koormuse lühise (lühise) eest, kuna lühisevool on loomulikult piiratud. Tõsi, voolu sinusoidse kuju tõttu suurenevad staatilised kaod jõuelementides mõnevõrra, kuid kuna resonantsmuundurid ei ole jõuelementide lülitusdünaamika suhtes nii nõudlikud, saab kasutada standardklassi IGBT transistore, milles küllastuspinge. on väiksem kui lõimekiirusega IGBT -transistoridel. Mõelda võib ka SIT-transistoridele ja isegi bipolaarsetele, kuigi viimaseid on saidi autori arvates selles kontekstis parem mitte meeles pidada.

Toiteahela konstrueerimise seisukohalt on resonantsmuundurid lihtsad ja töökindlad. Kuid seni pole nad suutnud tavalisi poolsild- ja täissildmuundureid välja tõrjuda, kuna väljundpinge reguleerimisel on põhimõttelisi probleeme. Tavalised muundurid kasutavad impulsi laiuse modulatsioonil (PWM) põhinevat juhtimispõhimõtet ja siin pole raskusi. Resonantsmuundurites põhjustab PWM-i ja muude erimeetodite kasutamine (näiteks sageduse reguleerimine lülitussageduse muutmisega) dünaamiliste kadude suurenemist, mis mõnel juhul muutuvad võrreldavaks või isegi ületavad klassikaliste muundurite kadusid. Vormimisahelate kasutamine õigustab end piiratud sagedusvahemikus ja väga väikese reguleerimissügavusega. On olemas veidi tõhusam meetod, mis põhineb lülitussageduse olulisel vähendamisel, mis viib keskmise koormusvoolu ja seega ka väljundvõimsuse vähenemiseni. Kuid seda sageduse reguleerimise meetodit võib nimetada ka kompromissiks ja seetõttu ei rahulda see piisavalt tänapäevaseid nõudeid.

Ja ometi osutusid resonantsmuundurid nii ahvatlevaks, et nende tõhususe ja reguleerimissügavuse suurendamiseks leiutati veel mitu võimalust. Paraku osutusid need ideed ebapiisavalt tõhusaks. Väljundisse paigaldatud täiendava impulsiregulaatori kasutamine toob kaasa vajaduse kasutada teist konversioonilinki ja vähendab seetõttu efektiivsust. Trafo lülituspööretega konstruktsioon muudab muunduri taas märkimisväärselt keerulisemaks, suurendab selle maksumust ja muudab selle kasutamise tarbijapiirkondades võimatuks.

Eeltoodust võib järeldada, et peamine probleem, mis takistab resonantsmuundurite laialdast kasutamist, seisneb tõhusa meetodi loomises väljundpinge süvareguleerimiseks. Selle probleemi lahendamisel on võimalik oluliselt parandada jõuelektroonika seadmete omadusi ja nende edasist levitamist juba väljatöötatud ja uutesse muundurtehnoloogia rakendusvaldkondadesse.

Elkoni spetsialistid on lülitussageduse vähendamisega saavutanud märkimisväärseid edusamme juhtimismeetodite uurimisel. See meetod võeti aluseks, kuna see säilitab resonantsahela peamise eelise - lülituslülituse nullvooluga. Tavalises resonantsmuunduris toimuvate protsesside uurimine võimaldas selle vooluringi täpsustada ja leida tõhusama juhtimismehhanismi laias koormusvahemikus ja vastuvõetavas sagedusvahemikus, mis pani aluse rahvusvahelisele patendile. Lisaks oli võimalik saavutada sama võimsustransistori voolude amplituud nii nimikoormuse režiimis kui ka lühisrežiimis, võimsustransistoride kaudu läbivate voolude puudumine isegi maksimaalse lülitussageduse korral ja "pehme" koormuse karakteristik ( palju parem kui tavalisel resonantsmuunduril).

Moderniseeritud resonantsmuunduri täielik vooluring on Elconi oskusteabe objektiks, kuid selleks, et lugeja saaks aru, milles on parendus, on allpool toodud teave patendist "Meetod juhitud resonantse alalispinge muundamiseks".

Leiutis on mõeldud võimsate, odavate ja tõhusate reguleeritavate kõrgsageduslike trrakendamiseks erinevateks rakendusteks. Need võivad olla keevitusmuundurid, induktsioonkütteseadmed, raadiosaateseadmed ja palju muud.

aastal on avaldatud reguleeritava resonantspinge muunduri prototüüp. Prototüübis: luuakse võnkumine oma perioodiga To ja toitelülitite lülitusperioodiga Tk; Kasutatakse mahtuvuslikke ja induktiivseid energiasalvestusseadmeid konstantse pingeallika tarbimisega ja osa energia ülekandmisega koormusele alaldiga; Pinge reguleerimine toimub resonantsist väljumise tõttu loomulike võnkumiste perioodiga To lülitussagedusega Tk, mis on lähedal To.

Nagu ülalpool mainitud, põhjustab detuning dünaamiliste kadude märkimisväärset suurenemist ja üldiselt vähendab muunduri töökindlust, kuna detuning kaotab resonantsmuunduri peamise eelise - lülitumise nullvooluga. Kõik see toob kaasa asjaolu, et meetodit on soovitatav kasutada ainult väikese võimsusega muundurites.

Töös on avaldatud lähem prototüüp. See prototüüp tekitab ka võnkumise oma perioodiga To ja klahvide lülitusperioodiga Tk, kuid Tk>To; Kasutatakse mahtuvuslikke ja induktiivseid energiasalvestusseadmeid konstantse pingeallika tarbimisega ja osa energia ülekandmisega koormusele alaldiga; väljundpinget reguleeritakse lülitusperioodi Tk muutmisega. Siin aga suunatakse mahtuvusliku salvestusseadme üleliigne energia koormuse kaudu mahtuvusliku salvestusseadme tühjenemise tõttu tagasi toiteallikasse ning toitelülitite vooluimpulsside esikülg piiratakse täiendavate induktiivsete salvestusseadmete abil. See meetod säilitab resonantsmuunduri peamise eelise - võimaluse lülitada toitelüliteid nullvooluga.

Kahjuks on sellel prototüübil ka mitmeid puudusi. Üks põhimõttelisi puudusi on lülitite voolu suurenemine koormusahela ülekoormuste või lühiste korral nimi- või maksimumsagedusel. Kuna sel juhul salvestavad induktiivsed elemendid suurel hulgal energiat, siis ei ole tal aega lühikese perioodi jooksul (Tk-To)/2 täielikult toiteallikasse naasta. Teiseks puuduseks on lülitite kaudu voolava voolu sunnitud katkestamine, hoolimata asjaolust, et kommutatsiooniserv on seatud. Siin on vaja võtmeelementide kompleksset kaitset, mis kitsendab üldist pinge reguleerimise ulatust, mis viib muunduri rakendusala kitsenemiseni.

Seade, millega seda meetodit saab rakendada, on tavaline resonants-poolsildmuundur, millel on mahtuvuslik pingejagur (mahtuvussalvesti) ja induktiivsalvesti, mis on ühendatud koormusega poolsildtransistori riiuli ja mahtuvusliku jaguri keskmise klemmi vahel. . Iga võtmeelemendi harudesse või ahelatesse on lisatud täiendavad induktiivakud.

Elconi pakutud seade lahendab koormuse laiaulatusliku pinge reguleerimise probleemi ja laiendab seega selle rakendusala. Uues meetodis võib leida mõningaid analooge prototüüpidega ja: tekitatakse võnkumisi loomuliku perioodiga To ja lülitusperioodiga Tk, kusjuures Tk>To kasutatakse konstantsest pingeallikast tarbimisega ka mahtuvuslikku ja induktiivset salvestusseadet. ja osa energiast kantakse alaldiga koormusele, teostatakse ka üleliigse energia tagastamine mahtuvuslikust salvestusseadmest tagasi allikasse, pinge reguleerimine toimub Tk muutmisega. Meetodi uudsus seisneb selles, et samaaegselt esimeste võnkudega tekivad ka teised võnked oma perioodiga To ja lülitusperioodiga Tk, kasutades sama mahtuvuslikku salvestust ja teist induktiivsalvestit, kulutades energiat mahtuvussalvest ja edastades energiat. alaldiga koormusele.

Kavandatava meetodi põhijooneks on esimese ja teise võnke voolu samaaegne vool läbi võtmeelementide selliselt, et neid läbiv koguvool ei katkeks, mis võimaldab induktiivsete salvestusseadmete energiat tagastada. maksimaalsel sagedusel isegi lühise korral. Samal ajal jääb põhielementide vooluamplituud nimiväärtuste tasemele. See meetod "töötab" kogu lülitusperioodide Tk vahemikus, mis lahendab edukalt resonantsmuunduri probleemi.

Joonisel näidatud seade Joonis 1, sisaldab juhitavat juhtimpulssgeneraatorit (1), mille väljundid on ühendatud transistoride (2) ja (3) väravatega, moodustades poolsilla racki (poolsilla arm). Transistoride (2) ja (3) ühine ühenduspunkt läbi mahtuvusliku salvestusruumi (resonantskondensaatori), tähisega (5), on ühendatud trafo-alaldi koormuse (6) ühe klemmiga. Induktiivakud (resonantsdrosselid), tähistusega (7) ja (8), on ühendatud järjestikku. Nende ühine ühenduspunkt on ühendatud teise koormusklemmiga (6). Toitepinge allikas (9) on ühendatud induktiivpooli (7) alumiste klemmidega ja transistori (2) emitteriga. Induktiivpooli (8) ülemine klemm on ühendatud transistori (3) kollektoriga.

Peal Joonis 2 on näidatud graafikud, mis näitavad selle resonantsmuunduri tööd. Peaostsillaator (1) toodab parafaasi juhtimpulsse, mis on näidatud joonisel Joonis 2 a-b, kestus To/2 ja reguleeritav lülitusperiood Tk, mis omakorda avavad transistorid (2) ja (3). Konverteri püsiseisundi töörežiimis rakendatakse transistorile (2) ajahetkel t1 juhtimpulss, millest hakkab läbi voolama sinusoidne vooluimpulss I1, mis on näidatud joonisel. Joonis 2c, - niinimetatud "esimesed vibratsioonid". Samal ajal jätkub vool I2 läbi transistori (3) antiparalleelse (vastupidise) dioodi (4) - "teised võnked".

joonis 3 Ringi esimene tsükkel

Peal Joonis 3 kuvatakse ahela töö esimene tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t1…t2). Resonantskondensaator (5) pingega U5, mille graafik on näidatud joonisel Joonis 2 d., laaditakse läbi trafo-alaldi koormuse (6), mis sisaldab trafot (6.1), alaldit (6.2) ja koormust ennast (6.3). Esimene resonantsdrosel (7) salvestab energiat. Samal ajal tühjendatakse resonantskondensaator (5) läbi teise resonantsdrosseli (8) pingega U8, mille graafik on näidatud joonisel. Joonis 2 d. Induktor (8) salvestab energiat vastavalt graafikul näidatud polaarsusele.

joonis 4 Ahela teine ​​tsükkel

Peal Joonis 4 kuvatakse ahela töö teine ​​tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t2…t3). Resonantskondensaatori (5) laadimine jätkub trafo-alaldi koormuse (6) ja esimese resonantsdrosseli (7) kaudu. Samuti laetakse resonantskondensaatorit (5) uuesti läbi teise resonantsdrosseli (8), mis juba vabastab energiat vastavalt määratud polaarsusele.

Joonis 5 Ringkonna kolmas tsükkel

Peal Joonis 5 kuvatakse ahela töö kolmas tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t3…t4). Resonantskondensaator (5) jätkab laadimist läbi trafo-alaldi koormuse (6) ja esimese resonantsdrosseli (7) graafikul näidatud pingega U7 Joonis 2 e. Samal ajal on resonantskondensaator (5) juba laetud teisest resonantsinduktiivpoolist (8), mis jätkab energia vabastamist vastavalt määratud polaarsusele.

Joonis 6 Ahela neljas tsükkel

Peal Joonis 6 kuvatakse ahela töö neljas tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t4…t5). Resonantskondensaator (5) jätkab laadimist läbi trafo-alaldi koormuse (6) ja esimese resonantsinduktiivpooli (7), mis juba vabastab energiat vastavalt joonisel näidatud polaarsusele. Samal ajal jätkab resonantskondensaatori (5) laadimist teine ​​resonantsinduktiivpool (8).

Peal Joonis 8 kuvatakse ahela kuues takttsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t6...t7). Resonantskondensaator (5) kannab energiat juba trafo-alaldi koormuse (6) ja esimese resonantsinduktiivpooli (7) kaudu toiteallikale (9). Praegune I1 muudab oma suunda.

joonis 9 Ringraja seitsmes tsükkel

Peal Joonis 9 kuvatakse ahela seitsmes takttsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t7...t8). Juhtimpulss antakse transistorile (3) ja sinusoidaalne vooluimpulss I2 hakkab voolama vastavalt Joonis 2c, läbi selle transistori ("teine ​​võnkumine"). Vool I1 jätkab ka transistori (2) antiparalleeldioodi (10) voolamist - "esimene võnkumine". Resonantskondensaator (5) varustab energiaga trafo-alaldi koormuse (6) ja esimese resonantspooli (7) kaudu toitepingeallikat (9) ja teist resonantsinduktiivpooli (8).

Peal Joonis 11 kuvatakse ahela töö üheksas tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t9…t10). Kõik salvestusseadmed loobuvad oma energiast.

Peal Joonis 13 kuvatakse ahela töö viimane tsükkel, mis peegeldab selle käitumist intervallis (t11…t1). Resonantskondensaator (5) tühjeneb, seejärel protsesse korratakse.

Pange tähele: ajavahemikus t6-t7 tagastatakse energia allikale, kuna vool I1 muudab oma suunda. Voolu I1 negatiivne amplituud määratakse muunduri koormuse järgi. See asjaolu määrab meetodi täiendavad eelised - lülitite kaudu voolava voolu amplituud ei suurene enne, kui koormuses tekib lühis. Samuti puudub täielikult läbivoolude probleem, mis lihtsustab ja muudab transistoride juhtimise usaldusväärseks. Kaob ka probleem kiirkaitsete loomisega, et vältida lühisrežiimi.

See idee oli aluseks prototüüpidele, aga ka seeriatoodetele, mida Elcon praegu toodab. Näiteks maa-aluste torustike katoodkaitsejaama jaoks mõeldud pingemuundur võimsusega 1,8 kW saab toite ühefaasilisest vahelduvvooluvõrgust 220 V 50 Hz. See kasutab ülikiire klassi IRG4PC30UD IGBT jõutransistore koos sisseehitatud vastanddioodiga, resonantskondensaatori (5) mahtuvus on 0,15 μF, resonantsdrosselite (7) ja (8) induktiivsus on kumbki 25 μH. . Omavõnkeperiood To on 12 μs, trafo (6.1) teisendussuhe on 0,5, mis määrab nimikoormuse vahemiku (0,8…2,0) Ohm. Lülitusperioodi Tk minimaalse väärtuse korral, mis on võrdne 13 μs (lülitussagedusega fk 77 kHz) ja koormuse 1 oomi korral, on voolude I1 ja I2 amplituudid vastavalt pluss 29 A ja miinus 7 A 0,5 oomi koormuse korral olid voolude I1 ja I2 amplituudid vastavalt pluss 29 A ja miinus 14 A. Lühise korral on need väärtused pluss 29 A ja miinus 21 A, keskmine voolu läbiv koormus on 50 A, see tähendab, et ilmneb lühisvoolu piiramise mõju.

Peal Joonis 14 näitab muunduri reguleerimisomaduste perekonda. Oluline on märkida, et kogu lülitussagedusvahemikus rakendatakse lülitusimpulsse nullvooluga. Need tulemused saadi OrCAD 9.1 vooluahela modelleerimissüsteemis ja testiti seejärel täismahus mudelil.

Võrdluseks edasi Joonis 15 esitatakse võimsuselt sarnase klassikalise resonantsmuunduri reguleerimisomaduste perekond. Minimaalne lülitusperiood Tk pikeneb läbivoolude esinemise tõttu ja on 14 μs (lülitussagedusel fk 72 kHz). Selle nimisageduse korral teostatakse nullvoolu lülitusrežiim. 1-oomise koormustakistuse korral on koormusvoolu amplituud 30A, 0,5-oomise takistuse korral on amplituud juba 58A. Lühise korral muutub transistoride läbiva voolu amplituud üle 100 A ja võimsustransistoride ümberlülitumine ei toimu enam nullvoolude korral ning keskmine koormusvool on suurem kui 180 A. Seega, nagu öeldud, varem on õnnetuse vältimiseks vaja kiiret lühisekaitset.

Juhtsektsioon “A” (õhukesed jooned) iseloomustab lülitusrežiimi mitte nullvoolul. Praktilist huvi pakub reguleerimisosa “B”, kui lülitussagedus on kaks või enam korda väiksem kui nominaalne. Võib märkida, et sellisel viisil reguleerimise sügavus on klassikalise muunduri puhul oluliselt väiksem kui Elkoni muunduril ning vajadus töötada madalamal lülitussagedusel halvendab klassikalise muunduri spetsiifilist energiatõhusust. Kavandataval Elkoni muunduril on praktiliselt vastuvõetavad juhtimisomadused ja lülitussageduse muutused.

Võttes arvesse pehme koormuse karakteristikut, on kahe paralleelselt vahelduvpingel ühendatud muunduri faasireguleerimise tõttu võimalik väljundpinget reguleerida fikseeritud sagedusega. Seda võimalust testiti 1,2 kW prototüübil. Väljundpinge varieerub nullist maksimumini.

Saadud tulemused viitavad sellele, et uut resonantsmuundamismeetodit kasutavad pingemuundurid leiavad laiemat rakendust kõigis tavaliste PWM-regulatsiooniga muundurite kasutusaladel kümnete kW või enama võimsusega.

Ja nüüd - natuke seeriatoodetest. Ettevõte Elkon toodab:
- katoodkaitsejaamad võimsusega 0,6, 1,5, 3,0 ja 5,0 kW, mille kasutegur nominaalrežiimis ei ole halvem kui 93%;
- käsitsi kaarkeevituse allikad võimsusega 5,0 ja 8,0 kW, mis töötavad võrgust 220 volti 50 Hz;
- käsitsi kaarkeevituse allikad võimsusega 12 kW ja toide kolmefaasilisest võrgust 380 volti 50 Hz;
- 7,0 kW võimsusega sepistamistooriku soojendamise allikad, mis töötavad 220-voldise 50 Hz võrguga;
- kõrgepinge päikesepatarei muundurid võimsusega 5,0 kW sisendpingega 200 kuni 650 V ja väljundpingega 400 V; Moduleerides muunduri väljundpinget siinusseaduse järgi sagedusega 100 Hz ja sellele järgnevat poollainete jaotust, kantakse elekter päikesepatareilt üle 220 volti 50 Hz võrku.
Ettevõtte töötajad loodavad, et see idee inspireerib ka kogenud raadioamatööre, kes tegelevad keevitusseadmete projekteerimisega.

KIRJANDUS
Meshcheryakov V.M. Jõuelektroonika on tõhus viis piirkondliku programmi "Energia ja ressursside säästmine" probleemide lahendamiseks // Elektrotehnika. 1996. 12.lk.1.
Kõrgsageduslikud transistormuundurid./E.M.Romash, Yu.I.Drabovitš, N.N.Jurtšenko, P.N.Ševtšenko - M.: Raadio ja side, 1988.-288lk.
Gontšarov A. Yu. Seeriaviisiliselt toodetud transistoride võimsusmuundurid // Elektroonika: teadus, tehnoloogia, äri. 1998. 2.lk 50.
Kovalev F.I., Florentsev S.N. Jõuelektroonika: eile, täna, homme // Elektrotehnika. 1997. 11.lk 2.
Dmitrikov V.F. ja teised. Uued ülitõhusad kodumaised toiteallikad trafota sisendiga // http//:www.add.ru/r/konkurs/st.18.html
Patanov D.A. Pingemuundurite lülituskadude vähendamise üldised probleemid // http://www.add.ru/r/konkurs/avtst8.html
Ždankin V.K. Jõuelektroonika seadmed firmalt Zicon Electronics // Kaasaegsed automaatikatehnoloogiad. 2001.N1.lk.6.
Belov G.A. Kõrgsageduslikud türistor-transistor alalispinge muundurid. -M.: Energoatomizdat, 1987.-120 lk.
Patent PCT, W094/14230, 06.23.94, H02M 3/335.
Patent PCT/MD 03/00001. 16.05.2002, H02M3/337 Mida nad kirjutavad

Kasutamine: kõrgsageduslike lülitustoiteallikate arendamine. Leiutise olemus: toiteallikas on võtmetransistori pingemuundur 1, mis on valmistatud poolsildahela kujul transistoridel 4.5 ja kondensaatoritel 6.7, ning sageduse juhtplokk 25, mis on valmistatud jadaühendusega. sõlm 26 pinge muundamiseks takistuseks ja sõlm 27 takistuse sageduseks muundamiseks Konverteri 1 väljundahel sisaldab induktiivpoolist 8 ja kondensaatoritest 9, 10 valmistatud resonantsahelat. Konverteri 1 töösageduse muutuste stabiliseerimine sõltuvalt väljundpinge muutustest. Transistoride 4, 5 baasvoolu erivormi moodustamine plokki 25 ja elementidele 15-22 valmistatud kettide abil vähendab kadusid nii voolu sisselülitamisel kui ka transistorite 4, 5 väljalülitamisel. f-ly, 3 ill.

Leiutis käsitleb elektrotehnikat ja seda saab kasutada kvaliteetsete lülitustoiteallikate väljatöötamisel. Tuntud impulsspinge stabilisaator sisaldab push-pull poolsilla pingemuundurit, sisend on ühendatud sisendklemmidega ning väljund on alaldi ja filtri kaudu ühendatud väljundklemmidega, impulsi laiusmodulaator, väljunditega. mis on ühendatud push-pull poolsilla pingemuunduri, nelinurkse laine generaatori, saehammaspinge draiveri, võrdluspinge allika ja kahe transistori (1) juhtsisenditega. Tuntud seade lahendab efektiivsuse suurendamise tehnilise probleemi, kasutades impulsi laiusmodulaatoris võrdluseks muutuvaid pingeid: ristkülikukujuline referents ja saehammas, võrdeline sisendpingega. Selliste pingete saamine ja nende võrdlemine nõuab väiksemat energiakulu. Ja võrdluspingeallika voolu kasutamine poolsilla pingemuunduri transistoride samaaegseks juhtimiseks koos passiivse PWM-i kasutamisega suurendab tõhusust veelgi. PWM-toiteallikad on tänapäeval levinud. Neid iseloomustavad aga liiga suured kaod, kuna need kuuluvad nn kõvadesse lülitusahelatesse. Tugeva lülitamise korral lülitub sisse lülitatud transistorlüliti välja hetkel, kui seda läbib vool, ja väljalülitatud transistori lüliti lülitub sisse, kui sellel on pinge, ja seetõttu seda sagedamini seda lülitit sisse ja välja lülitatakse , seda suuremad on kaotused. Sel juhul peaks transistori lülitusaeg (sisse- või väljalülitamise kestus) olema võimalikult lühike. Seega on tuntud seadme miinuseks suured kaod, s.o. madal efektiivsus. Ideaalis, et kaod oleksid minimaalsed, peaks transistori lüliti välja lülituma, kui seda läbiv vool on null (nullvoolu lülitus) ja sisse lülitama, kui selle pinge on null (nullpinge lülitus). Praegu on kõrgsageduslike lülitustoiteallikate parim lahendus resonantsahelate kasutamine. Erinevalt PWM-iga toiteallikatest "pehmendavad" resonantsahelad lülitusrežiimi ja aitavad seega vähendada lülituskadusid. Selle tulemusena tagavad resonantstoiteallikad sama töösageduse juures suurema efektiivsuse. Tuntud resonantstoiteallikas, mis sisaldab võtmetransistori pingemuundurit, sisendühendusi sisendklemmidega ja on valmistatud poolsildahela kujul, mille väljundahelasse on lisatud resonantsahel, mis koosneb paralleelselt ühendatud jadaahelast. induktiivpool ja esimene kondensaator ja teine ​​kondensaator ning paralleelselt esimese kondensaatoriga lülitatakse sisse väljundtrafo primaarmähis, mille sekundaarmähis on ühendatud väljundklemmidega läbi alaldi ja filtri ning sageduse juhtplokk , mille väljundid on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri juhtsisenditega, mille transistoride toiteklemmid on šunteeritud blokeerimisdioodidega (2). Tuntud toiteallikas on analoog, mis on põhiomaduste kogumi poolest kavandatavale leiutisele kõige lähemal. Tuntud toiteallikal on aga ka märkimisväärsed lülituskaod, kuna sageduse juhtplokk tekitab ristkülikukujulisi võnkumisi ja seetõttu on ka muunduri transistori juhtvool ristkülikukujuline. Käesoleva leiutise tehniline eesmärk on vähendada kadusid võtmetransistori pingemuunduri transistoride ümberlülitamisel ja vähendada sagedusjuhtimisseadme tarbitavat võimsust. Leiutist kasutades saavutatav tehniline tulemus on resonantstoiteallika efektiivsuse tõstmine. Väljatoodud tehniline probleem on saavutatud sellega, et võtmetransistori, pingemuundurit, sisendühendusi väljundklemmidega sisaldavas resonantstoiteallikas, mis on tehtud poolsildahela kujul, mille väljundahelas on resonantsahel. on kaasas, mis koosneb induktiivpoolile paralleelselt ühendatud jadaahelast ja esimesest kondensaatorist ja teisest kondensaatorist ning paralleelselt esimese kondensaatoriga on ühendatud väljundtrafo primaarmähis, mille sekundaarmähis on ühendatud väljundiga. klemmid läbi alaldi ja filtri ning sageduse juhtplokk, mille väljundid on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri juhtsisenditega, mille transistoride toiteklemmid on šunteeritud blokeerimisdioodidega, tehakse plokksageduse juhtimine kahe jadamisi ühendatud baastakisti ja dioodi kujul ning lisakondensaatoril, mis on ühendatud takistite ühispunkti ja dioodi vaba väljundi vahel, samas kui transistoride juhtimissisendid läbi vastavate baasvoolu genereerimiskettide on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri vastavatele juhtsisenditele ning takistuse sageduseks muundav sõlm on tehtud parafaasilise multivibraatorina neljal loogilisel inverteril, kolmandal ja neljandal kondensaatoril, lisatransistoril ja kolmel takistil ning loogilistel inverteritel. on ühendatud paarikaupa jadamisi, vastavalt esimene teise ja kolmas neljandaga, kolmas kondensaator on ühendatud esimese väljundi ja kolmanda loogikainverteri sisendi vahel ning neljas kondensaator on ühendatud väljundi vahele. kolmanda ja esimese loogikainverteri väljundi esimene takisti on ühendatud paralleelselt pinge-takistusmuunduri väljundiga, mis on teise ja kolmanda takisti kaudu ühendatud vastavalt esimese ja kolmanda takisti väljundiga. loogilised inverterid, teise ja kolmanda loogikamuunduri väljundid neljanda loogikainverteri väljundid on ühendatud lisatrafo primaarmähisega, mille kahte sekundaarmähist kasutatakse takistus-sagedusmuunduri väljundina ja sageduse väljundina. juhtplokk, mille sisendiks on väljundtihvtidega ühendatud pinge-takistusmuunduri sisend. Lisaks on pinge-takistus muundamissõlm valmistatud täiendavast transistorist, mille väljundit kasutatakse pinge-takistusmuunduri väljundina, muutuvtakisti, mida kasutatakse pinge-takistus-muunduri sisendiks. takistuse teisendusplokk ja pinge-takistus muundamisploki sisendi ja väljundi vahele ühendatud neljas takisti.takistus ning muutuva takisti reguleerimisklemm on ühendatud lisatransistori alusele. Loogikainvertereid saab teha 2I-NOT elementide abil. Pingemuunduri käivitamise tagamiseks on lisatrafo varustatud käivitusmähisega, mis on ühendatud resonantsahelaga järjestikku võtmetransistori pingemuunduri väljundahelaga. Leiutist illustreerivad joonised, kus joonistel fig. 1 kujutab resonantstoiteallika diagrammi; joonis fig. 2 võtmetransistori pingemuunduri transistoride baasvoolu vorm, joonisel fig. 3 selle reguleerimisomadus. Resonantstoiteallikas (joonis 1) sisaldab võtmetransistori pingemuundurit 1, mis on sisendiga ühendatud väljundklemmidega 2, 3 ja on valmistatud poolsildahela kujul transistoridel 4, 5 ja kondensaatoritel 6, 7, mille väljundahelasse on kaasatud resonantsahel, mis koosneb paralleelselt ühendatud jadaahelaga induktiivpoolil 8 ja esimesest kondensaatorist 9 ja teisest kondensaatorist 10, väljundtrafost 11, mille primaarmähis on ühendatud paralleelselt kondensaator 9 ja sekundaarmähis läbi alaldi 12 ja filtri 13 on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri väljundiga, mis on ühendatud väljundklemmidega, millele on ühendatud koormus 14, baasvoolu genereerimisketid, mis on valmistatud jada kujul. - ühendatud baastakistid 15 ja 16, 17, 18 ja dioodid 19 ja 20 ning täiendavatel kondensaatoritel 21 ja 22, mis on ühendatud takistite 15, 16 ja 17, 18 ühispunktide ning dioodide 19 ja 20 vabade klemmide vahel, blokeerimine. dioodid 23 ja 24, transistoride 4 ja 5 toiteklemmide šunteerimine, sageduse juhtplokk 25, mis on valmistatud järjestikku ühendatud sõlmede kujul pinge muundamiseks takistuseks 26 ja sõlm takistuse muundamiseks sageduseks 27. Sõlm 27 muudab takistuse sageduseks sisaldab nelja loogilise inverteri 28, 29, 30, 31 parafaasimultivibraatorit, kolmandat kondensaatorit 32, neljandat kondensaatorit 33, täiendavat trafot 34 ja kolme takistit 35, 36, 37 ning loogilised inverterid on ühendatud paarikaupa jadamisi, 28 29-ga ja 30 31-ga, kolmas kondensaator 32 on ühendatud loogikainverteri 28 väljundi ja loogikainverteri 30 sisendi vahele, neljas kondensaator 33 on ühendatud loogikainverteri 30 väljundi ja loogikainverteri 30 sisendi vahele. loogilise inverteri 28 puhul on esimene takisti 35 ühendatud paralleelselt pinge-takistus muundamissõlme 26 väljundiga teise takisti 36 ja kolmanda takisti 37 kaudu, mis on ühendatud vastavalt loogilise inverteri 28 ja loogilise inverteri 30 sisenditega. , on loogilise inverteri 29 ja loogilise inverteri 31 väljundid ühendatud lisatrafo 34 primaarmähisega 38, mille sekundaarmähiseid 39 ja 40 kasutatakse sõlme 27 väljunditena, mis muundavad takistust sageduseks ja sagedusjuhtimisseadme 25 väljundeid. . Loogikainvertereid 28, 29, 30, 31 saab teha näiteks 2I-NOT elementidele. Sagedusjuhtploki 25 sisendina kasutatakse pinge-takistus muundamisploki 26 sisendit, mis on tehtud lisatransistoril 41, mille väljundit kasutatakse pinge-takistus muundamisploki väljundina. 26, muutuvtakistil 42, mida kasutatakse pinge-takistuse muundamisploki 26 sisendina, ja neljandat takistit 43, mis on ühendatud pinge-takistus muundamisploki 26 sisendi ja väljundi ning reguleerimisklemmi vahel. Muutuv takisti 42 on ühendatud lisatransistori 41 alusele. Sagedusjuhtimisploki 25 sisend on ühendatud koormusega 14. Võtmetransistori pingemuunduri käivitamise tagamiseks on 1 lisatrafo 34 varustatud käivitusmähis 44, mis on ühendatud võtmetransistori muunduri 1 väljundahelaga järjestikku resonantsahelaga. Parafaasiline multivibraator saab toite eraldi toiteallikast ja võrdluspingeallikast (elemendid 45, 46), rakendades sellele pinget võtmetransistori pingemuunduri 1 alaldi 12 väljundist läbi mahtuvusfiltri 47. Takistid 48, 49, 50, 51 määravad vajaliku töörežiimi transistorid 4 ja 5. Resonantstoiteallikas töötab järgmiselt. Kui toiteallikas on sisse lülitatud, ergastub võtmetransistori pingemuundur 1 lisatrafo 34 käivitusmähise 44 positiivse tagasiside tõttu ja hakkab genereerima madalsageduslikke impulsse. Väljundtrafo 11 sekundaarmähisele ilmub pinge, mis alaldi 12 kaudu toidab parafaasimultivibraatori loogiliste inverterite 28.31 mikrolülitust. Multivibraator hakkab genereerima kõrgsageduslikke impulsse, mis sisenevad trafo 34 kaudu transistoride 4 ja 5 baasvoolu genereerimise ahelasse. Tänu muunduri 1 transistoride 4 ja 5 baasvoolu moodustamisele sageduse juhtploki 25 ja baasvoolu genereerimise ahelate abil. (elemendid 15.22), saavutatakse kadude vähendamine transistoride 4 ja 5 puhul, kui need on lülitatud. Hetkel t 1 (joonis 2) on transistor 4 sisse lülitatud (lülitatakse sisse nullpingel). Sellise baasvoolu järsu hüppe korral vähenevad kaod transistori sisselülitamisel. Transistor lülitatakse sisse ja küllastatakse ajaks t 1 t 2 . Sel juhul väheneb baasvool lineaarselt väärtuseni i b min. mille juures on transistor veel küllastunud. Väärtuse i b korral on transistori neeldumisaeg t selle väljalülitamisel minimaalne, mis põhjustab transistori väljalülitamisel kadude vähenemist. Aja jooksul t 2 t 3, mil baasvool võtab negatiivseid väärtusi, transistori väljalülitusaeg t rasside täiendava vähenemise tõttu. väheneb, vähendades seeläbi soojuskadusid transistori väljalülitamisel. Seega tänu erikujuliste transistoride 4 ja 5 baasvoolu moodustumisele (joonis 2) vähenevad kaod nii muunduri 1 transistoride sisse- kui väljalülitamisel. Transistor 4 sisselülitamisel väheneb vool. induktiivpoolis 8 hakkab järk-järgult suurenema. See vool on võrdne trafo 11 primaarmähises oleva voolu ja kondensaatori 9 laadimisvoolu summaga. Kui kondensaatori 9 ja trafo 11 primaarmähise pinge on võrdne sisendpingega, tekib pingelangus induktiivpoolil 8 muutub nulliks, mille järel induktiivpoolis 8 salvestatud energia hakkab laadima kondensaatorit 9. Pärast ajavahemikku, mis on määratud ahela enda resonantssagedusega, muutub vool induktiivpoolis 8 ja sellest tulenevalt ka transistoris 4 nulliks. Seejärel muudab induktiivpooli 8 läbiv vool suunda ja kondensaator 9 hakkab tühjenema, säilitades voolu läbi dioodi 23. Sel juhul lülitub transistor 4 välja (lülitub nullvooluga). Laadimiskondensaatori 10 resonantspooltsükkel algab pärast transistori 4 väljalülitamist ja lõpeb enne transistori 5 sisselülitamist. Kui mõlemad transistorid on välja lülitatud, kantakse energia induktiivpoolist 8 kondensaatorisse 10. Kui kondensaator 10 laeb, siis pinge sisse lülitatakse. transistor 4 suureneb ja transistor 5 väheneb. Kui transistori 5 pinge langeb nullini, lülitatakse see kadudeta sisse, samas kui diood 24 tagab, et induktiivpooli 8 jääv energia suunatakse tagasi resonantstoiteallika sisendisse. Järgmine pooltsükkel on identne esimesega ja algab siis, kui transistor 5 lülitub välja. Nüüd suureneb transistori 5 pinge ja transistori 4 pinge väheneb ning kui see langeb nullini, lülitub transistor 4 kadudeta sisse. Nagu ka teistes resonantstoiteallikates, põhjustab muunduri 1 töösageduse muutus väljundpinge muutumist ja muunduri 1 töösagedus on kõrgem kui selle resonantssagedus ning konversiooni tööpunkt asub vooluringi resonantskõvera parem kalle (joonis 3) selle sirgel lõigul. Väljundpinge stabiliseerimiseks antakse koormusest 14 negatiivne tagasisidepinge sagedusjuhtimisplokki 25 ja genereeritakse selles plokis juhtimpulsse muunduri 17 transistoridele 4 ja 5. Sagedusjuhtimisplokis 25 on pinge muundatakse takistuseks sõlme 26 abil ja seejärel takistuse teisendamine sageduseks sõlme 27 abil. Sagedusmodulatsioon toimub takisti 35 takistuse muutmise teel, mida šundab transistor 41. Takisti 35 ja kondensaatorid 32, 33 ja takistid 36, 37 täidavad parafaasilise multivibraatori ajastuselemendid. Kui väljundpinge väheneb koormusvoolu suurenemise tõttu väärtuselt U 0 väärtusele U 2, siis parafaasilise multivibraatori sagedus väheneb väärtuselt f 1 väärtusele f 3 (joonis 3), samas kui väljundpinge muundur 1 suureneb väärtuseni U 1 ja väljundpinge vähenemine on kompenseeritud allikas. Seega jääb resonantstoiteallika väljundpinge muutumatuks. Samamoodi stabiliseeritakse väljundpinget koormusvoolu vähendamisega. Resonants- (reguleerimis-) karakteristikul (joonis 3) nihkub muunduse tööpunkt piki joont f 1, f 2, f 3: mida suurem on voolutugevus koormuses, seda lähemal on tööpunkt sagedusele ja kruustangile. vastupidi, mida väiksem on koormuse vool, seda lähemal on tööpunkt sagedusele f 2 . Väga suurte koormuspunktide või koormuse lühiste korral nihkub konversiooni tööpunkt vasakule üle resonantssageduse f p, vähendades pinge peaaegu nullini (punkt f 4, joonis 3). Sel juhul toimub kaitse toiteallika lühiste eest ilma täiendavaid elemente kasutamata. Kavandatav sagedusjuhtimisploki, eriti selle takistus-sagedusmuunduri konstruktsioon, on väga ökonoomne, kuna mida iseloomustab madal energiatarve. Seega võimaldab käesolev leiutis suurendada resonantstoiteallika efektiivsust.

NÕUE

1. Võtmetransistori pingemuundurit sisaldav resonantstoiteallikas, mille sisend on ühendatud sisendklemmidega ja on tehtud poolsildahela kujul, mille väljundahelasse on ühendatud resonantsahel, mis koosneb ühendatud jadaahelast paralleelselt induktiivpoolil ja esimesel kondensaatoril ja teisel kondensaatoril ning paralleelselt esimesega Kondensaator on ühendatud väljundtrafo primaarmähisega, mille sekundaarmähis on ühendatud läbi alaldi ja filtri võtme väljundiga väljundklemmidega ühendatud transistori pingemuundur ja sageduse juhtplokk, mille väljundid on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri juhtsisenditega, mille transistoride toiteklemmid on šunteeritud blokeerimisdioodidega, mida iseloomustab see, et sageduse juhtplokk on valmistatud jadaühendusega pinge-takistus-muunduri ja takistus-sagedusmuunduri kujul, võtmetransistori pingemuunduri transistoridena kasutatakse bipolaarseid transistore, mille baasahelad on varustatud baasvoolu genereerimiskettidega, mis on valmistatud järjestikku ühendatud kahe baastakisti ja dioodi kujul ning täiendava kondensaatoriga, mis on ühendatud baastakistite ühispunkti ja dioodi vabade klemmide vahel, samas kui transistoride juhtimissisendid on läbi vastavad baasvoolu genereerimise ahelad on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri vastavate juhtsisenditega ning takistus-sagedusmuundur on valmistatud parafaasilise multivibraatorina neljal loogilisel inverteril, kolmandal ja neljandal kondensaatoril, lisatrafol ja kolmel takistil ning loogilised inverterid on paarikaupa ühendatud vastavalt, esimene teisega ja kolmas neljandaga, kolmas kondensaator on ühendatud esimese väljundi ja kolmanda sisendi vahel. loogilised inverterid ja neljas kondensaator on ühendatud kolmanda väljundi ja esimese loogikainverteri sisendi vahele, esimene takisti on ühendatud paralleelselt pinge-takistusmuunduri väljundiga, teise ja kolmanda takisti kaudu ühendatud vastavalt esimese ja kolmanda loogikainverteri sisenditega, teise ja neljanda loogikainverteri väljundid on ühendatud täiendava trafo primaarmähisega, mille kahte sekundaarmähist kasutatakse takistuse väljundina. -sagedusmuunduri sagedusmuundur ja sagedusjuhtimisploki väljundid, sisend, mille jaoks kasutatakse väljundklemmidega ühendatud pinge-takistus muundamisploki sisendit. 2. Toiteallikas vastavalt nõudluspunktile 1, mis erineb selle poolest, et pinge-takistuse muundamissõlm on valmistatud täiendavast transistorist, mille väljundit kasutatakse pinge-takistusmuunduri väljundina, muutuvtakistist. kasutatakse pinge-takistus muundamisüksuse sisendina ja neljas takisti, mis on ühendatud pinge-takistus muundamisploki sisendi ja väljundi vahele, ning muutuva takisti reguleerimisklemm on ühendatud pinge-takistusmuunduri aluse külge. täiendav transistor. 3. Toiteallikas vastavalt nõudluspunktidele 1 ja 2, mida iseloomustab see, et loogilised inverterid on valmistatud 2I-NOT elementidel. 4. Toiteallikas vastavalt nõudluspunktile 1-3, mida iseloomustab see, et lisatrafo on varustatud käivitusmähisega, mis on ühendatud võtmetransistori pingemuunduri väljundahelaga resonantsahelaga järjestikku.

65 nanomeetrit on 300-350 miljonit eurot maksma mineva Zelenogradi tehase Angstrem-T järgmine eesmärk. Ettevõte on juba esitanud Vnesheconombankile (VEB) tootmistehnoloogiate kaasajastamise sooduslaenu taotluse, teatas Vedomosti sel nädalal viitega tehase juhatuse esimehele Leonid Reimanile. Nüüd valmistub Angstrem-T käivitama 90 nm topoloogiaga mikroskeemide tootmisliini. Eelmise VEB laenu, mille eest see osteti, maksed algavad 2017. aasta keskel.

Peking kukub Wall Streetil kokku

Ameerika võtmeindeksid tähistasid uue aasta esimesi päevi rekordilise langusega; miljardär George Soros on juba hoiatanud, et maailm seisab silmitsi 2008. aasta kriisi kordumisega.

Esimene Venemaa laiatarbeprotsessor Baikal-T1, mille hind on 60 dollarit, lastakse masstootmisse

Ettevõte Baikal Electronics lubab 2016. aasta alguses viia tööstuslikku tootmisse umbes 60 dollarit maksva Venemaa Baikal-T1 protsessori. Seadmete järele on nõudlus, kui valitsus selle nõudluse loob, väidavad turuosalised.

MTS ja Ericsson arendavad ja juurutavad Venemaal ühiselt 5G-d

Mobile TeleSystems PJSC ja Ericsson on sõlminud koostöölepingud 5G tehnoloogia arendamiseks ja juurutamiseks Venemaal. Pilootprojektides, sealhulgas 2018. aasta maailmameistrivõistluste ajal, kavatseb MTS testida Rootsi müüja arendusi. Järgmise aasta alguses alustab operaator dialoogi Telekomi- ja Massviienda põlvkonna mobiilside tehniliste nõuete kujundamisel.

Sergei Chemezov: Rostec on juba üks kümnest suurimast insenerikorporatsioonist maailmas

Rosteci juht Sergei Tšemezov vastas RBC-le antud intervjuus pakilistele küsimustele: Platoni süsteemist, AVTOVAZi probleemidest ja väljavaadetest, Riigikorporatsiooni huvidest ravimiäris, rääkis rahvusvahelisest koostööst sanktsioonide kontekstis. surve, impordi asendamine, ümberkorraldamine, arengustrateegia ja uued võimalused rasketel aegadel.

Rostec “tarastab ennast” ning tungib Samsungi ja General Electricu loorberitele

Rosteci nõukogu kinnitas “Arengustrateegia aastani 2025”. Peamised eesmärgid on tõsta kõrgtehnoloogiliste tsiviiltoodete osakaalu ning jõuda peamistes finantsnäitajates General Electricule ja Samsungile järele.

Kirjeldatud seade tagab erakordselt kõrge muundamise kasuteguri, võimaldab reguleerida väljundpinget ja selle stabiliseerimist ning töötab stabiilselt koormuse võimsuse muutumisel. Seda tüüpi muundurid on huvitavad ja teenimatult vähe levinud - peaaegu resonantsed, mis on suures osas vabad teiste populaarsete vooluahelate puudustest. Sellise muunduri loomise idee pole uus, kuid praktiline rakendamine sai teostatavaks suhteliselt hiljuti, pärast võimsate kõrgepingetransistoride tulekut, mis võimaldavad märkimisväärset impulsskollektori voolu umbes 1,5 V küllastuspinge juures. Seda tüüpi toiteallika omadus ja peamine eelis on pingemuunduri kõrge efektiivsus, mis ulatub 97...98% -ni, võtmata arvesse sekundaarahela alaldi kadusid, mille määrab peamiselt koormusvool.

Kvaasiresonantsmuundur erineb tavapärasest impulssmuundurist, milles lülitustransistorite sulgemise hetkeks on neid läbiv vool maksimaalne, kvaasiresonantsne erineb selle poolest, et transistorite sulgemise hetkeks on nende kollektori vool. on nullilähedane. Veelgi enam, voolu vähenemise sulgemise hetkel tagavad seadme reaktiivelemendid. See erineb resonantsist selle poolest, et konversioonisagedust ei määra kollektori koormuse resonantssagedus. Tänu sellele on võimalik konversioonisagedust muutes reguleerida väljundpinget ja realiseerida selle pinge stabiliseerimine. Kuna transistori sulgemise ajaks vähendavad reaktiivelemendid kollektori voolu miinimumini, on ka baasvool minimaalne ja seetõttu väheneb transistori sulgemisaeg selle avanemisaja väärtuseni. Seega on lülitamise ajal tekkiva läbivoolu probleem täielikult kõrvaldatud. Joonisel fig. Joonisel 4.22 on kujutatud isevõnkuva stabiliseerimata toiteallika skemaatiline diagramm.

Peamised tehnilised omadused:

Seadme üldine kasutegur, %................................................ ........................92;

Väljundpinge, V, koormustakistusega 8 oomi....... 18;

Muunduri töösagedus, kHz...................................20;

Maksimaalne väljundvõimsus, W................................................ ......55;

Väljundpinge pulsatsiooni maksimaalne amplituud töösagedusega, V

Peamine osa seadme võimsuskadudest langeb sekundaarahela alaldi dioodide küttele ja muunduri enda kasutegur on selline, et transistoride jaoks pole jahutusradiaatoreid vaja. Igaühe võimsuskadu teeb seda mitte üle 0,4 W. Transistoride spetsiaalne valik mistahes parameetrite järgi pole samuti vajalik Väljundi lühisel või maksimaalse väljundvõimsuse ületamisel genereerimine katkeb, kaitstes transistore ülekuumenemise ja rikke eest.

Filter, mis koosneb kondensaatoritest C1...SZ ja induktiivpoolist LI, L2, on ette nähtud toitevõrgu kaitsmiseks muunduri kõrgsageduslike häirete eest. Autogeneraator käivitatakse ahelaga R4, C6 ja kondensaatoriga C5. Võnkumised tekivad positiivse tagasiside toimel trafo T1 kaudu ja nende sageduse määrab selle trafo primaarmähise induktiivsus ja takisti R3 takistus (takistuse suurenedes sagedus suureneb).

Drosselid LI, L2 ja trafo T1 on keritud identsetele rõngasmagnetsüdamikele K12x8x3, mis on valmistatud 2000NM ferriidist. Induktiivpooli mähised teostatakse üheaegselt, "kahe juhtmena", kasutades PELSHO-0,25 traati; pöörete arv - 20. TI trafo I mähis sisaldab 200 keerdu PEV-2-0,1 traati, mis on keritud lahtiselt, ühtlaselt ümber kogu rõnga. Mähised II ja III on keritud "kahesse juhtmesse" - 4 pööret PELSHO-0,25 traati; mähis IV on sama traadi pööre. T2 trafo jaoks kasutati 3000NN ferriidist valmistatud K28x16x9 rõngasmagnetsüdamikku. Mähis I sisaldab 130 keerdu PELI10-0,25 traati, mis on asetatud pööretega. Mähised II ja III - igaüks 25 pööret PELSHO-0,56 traati; mähis - "kahes juhtmes", ühtlaselt ümber rõnga.

Drossel L3 sisaldab 20 keerdu PELI10-0,25 traati, mis on keritud kahele kokkuvolditud rõngasmagnetsüdamikule K12x8x3, mis on valmistatud 2000 NM ferriidist. Dioodid VD7, VD8 tuleb paigaldada jahutusradiaatoritele, mille hajuvusala on vähemalt 2 cm2.

Kirjeldatud seade oli mõeldud kasutamiseks koos erinevate pingeväärtuste analoogstabilisaatoritega, mistõttu ei olnud seadme väljundis vaja sügavat pulsatsiooni summutamist. Pulsatsiooni saab vajaliku tasemeni vähendada, kasutades sellistel juhtudel levinud LC-filtreid, näiteks selle muunduri mõnes teises versioonis, millel on järgmised põhilised tehnilised omadused:

Nimiväljundpinge, V................................................ ...... 5,

Maksimaalne väljundvool, A................................................ ...... ......... 2;

Maksimaalne pulsatsiooni amplituud, mV................................................50 ;

Väljundpinge muutus, mV, mitte enam, kui koormusvool muutub

0,5 kuni 2 A ja võrgupinge 190 kuni 250 V........................150;

Maksimaalne teisendussagedus, kHz................................................ 20.

Kvaasiresonantsmuunduril põhineva stabiliseeritud toiteallika vooluahel on näidatud joonisel fig. 4.23.

Väljundpinget stabiliseerib vastav muunduri töösageduse muutus. Nagu eelmises plokis, ei vaja võimsad transistorid VT1 ja VT2 jahutusradiaatoreid. Nende transistoride sümmeetriline juhtimine on teostatud eraldi DDI-kiibile kokku pandud põhiimpulsi generaatori abil. Päästik DD1.1 töötab generaatoris endas.

Impulssidel on konstantne kestus, mis on määratud ahelaga R7, C12. Perioodi muudab OS-i vooluahel, mis sisaldab optroni U1, nii et pinge seadme väljundis hoitakse konstantsena. Minimaalne periood määratakse vooluringiga R8, C13. Päästik DDI.2 jagab nende impulsside kordussageduse kahega ja otseväljundist antakse ruutlaine pinge transistori vooluvõimendile VT4, VT5. Järgmisena eristatakse vooluvõimendusega juhtimpulsse ahelaga R2, C7 ja seejärel, olles juba umbes 1 μs pikkuseks lühendatud, sisenevad nad trafo T1 kaudu muunduri transistoride VT1, VT2 baasahelasse. Need lühikesed impulsid on mõeldud ainult transistoride vahetamiseks - ühe neist sulgemiseks ja teise avamiseks.

Lisaks tarbitakse ergutusgeneraatori põhivõimsust ainult võimsate transistoride vahetamisel, seega on selle keskmine tarbitav vool väike ega ületa 3 mA, võttes arvesse zeneri dioodi VD5 voolu. See võimaldab seda toiteallikana otse primaarvõrgust läbi kustutustakisti R1. Transistor VT3 on juhtsignaali pingevõimendi, nagu kompensatsioonistabilisaatoris. Ploki väljundpinge stabiliseerimiskoefitsient on otseselt võrdeline selle transistori staatilise voolu ülekandeteguriga.

Transistori optroni U1 kasutamine tagab sekundaarahela usaldusväärse galvaanilise isolatsiooni võrgust ja kõrge mürakindluse peaostsillaatori juhtsisendil. Pärast transistoride VT1, VT2 järgmist ümberlülitamist hakkab kondensaator SY laadima ja pinge transistori VT3 põhjas hakkab kasvama, samuti suureneb kollektori vool. Selle tulemusena avaneb optroni transistor, hoides põhiostsillaatori kondensaatori C13 tühjendatud olekus. Pärast alaldi dioodide VD8, VD9 sulgemist hakkab kondensaator SY koormusele tühjenema ja selle pinge langeb. Transistor VT3 sulgub, mille tulemusena hakkab kondensaator C13 laadima läbi takisti R8. Niipea, kui kondensaator on laetud päästiku DD1.1 lülituspingele, luuakse selle otseväljundis kõrge pingetase. Sel hetkel toimub järgmine transistoride VT1, VT2 ümberlülitamine, samuti SI-kondensaatori tühjenemine läbi avatud optroni transistori.

Algab järgmine kondensaatori SY laadimisprotsess ning päästik DD1.1 naaseb 3...4 μs pärast ahela R7, C12 väikese ajakonstandi tõttu uuesti nullseisu, mille järel toimub kogu juhtimistsükkel. korratakse, olenemata sellest, milline transistor on VT1 või VT2 - avatud praeguse poolperioodi jooksul. Kui allikas on sisse lülitatud, ei toimu alghetkel, kui kondensaator SY on täielikult tühjenenud, optroni LED-i kaudu voolu, genereerimissagedus on maksimaalne ja selle määrab peamiselt vooluahela ajakonstandi R8, C13 ( ahela R7, C12 ajakonstant on mitu korda väiksem). Nende elementide skeemil näidatud reitingutega on see sagedus umbes 40 kHz ja pärast selle jagamist päästikuga DDI.2 - 20 kHz. Pärast kondensaatori SY laadimist tööpingele hakkab tööle OS-i stabiliseerimisahel elementidel VD10, VT3, U1, mille järel sõltub muundussagedus juba sisendpingest ja koormusvoolust. Kondensaatori SY pinge kõikumised tasandatakse filtrite L4, C9 abil. Drosselid LI, L2 ja L3 on samad, mis eelmises plokis.

Trafo T1 on valmistatud kahest rõngasmagnetsüdamikust K12x8x3, mis on kokku volditud 2000 NM ferriidist. Primaarmähis on keritud lahtiselt ühtlaselt kogu rõnga ulatuses ja sisaldab 320 keerdu PEV-2-0,08 traati. Mähised II ja III sisaldavad kumbki 40 pööret traati PEL1110-0,15; need on keritud "kahesse juhtmesse". Mähis IV koosneb 8 pöördest PELSHO-0,25 traadist. Trafo T2 on valmistatud 3000NN ferriidist valmistatud rõngasmagnetsüdamikul K28x16x9. Mähis I - 120 pööret PELSHO-0,15 traati ning II ja III - 6 pööret PEL1110-0,56 traati, keritud "kahesse juhtmesse". PELSHO traadi asemel võib kasutada sobiva läbimõõduga PEV-2 traati, kuid sel juhul on vaja mähiste vahele panna kaks või kolm kihti lakitud riiet.

Drossel L4 sisaldab 25 keerdu traati PEV-2-0,56, mis on keritud 100NNH1 ferriidist valmistatud rõngasmagnetsüdamikule K12x6x4,5. Sobib ka igasugune valmis induktiivpool, mille induktiivsus on 30...60 μH küllastusvoolule vähemalt 3 A ja töösagedusele 20 kHz. Kõik püsitakistid on MJIT. Takisti R4 - reguleeritud, mis tahes tüüpi. Kondensaatorid C1...C4, C8 - K73-17, C5, C6, C9, SY - K50-24, ülejäänud - KM-6. Zeneri dioodi KS212K saab asendada dioodiga KS212Zh või KS512A. Dioodid VD8, VD9 tuleb paigaldada radiaatoritele, mille hajuvusala on vähemalt 20 cm2. Mõlema ploki efektiivsust saab suurendada, kui KD213A dioodide asemel kasutatakse Schottky dioode, näiteks mõnda KD2997 seeriat. Sel juhul pole dioodide jahutusradiaatorid vajalikud.

Põhimõte realiseerida sekundaarset võimsust täiendavate seadmete abil, mis annavad vooluahelatele energiat, on enamikus elektriseadmetes kasutusel olnud juba pikka aega. Need seadmed on toiteallikad. Nende eesmärk on teisendada pinge vajalikule tasemele. Toiteallikad võivad olla kas sisseehitatud või eraldi elemendid. Elektrienergia muundamiseks on kaks põhimõtet. Esimene põhineb analoogtrafode kasutamisel ja teine ​​lülitustoiteallikate kasutamisel. Nende põhimõtete erinevus on üsna suur, kuid kahjuks ei mõista kõik seda. Selles artiklis selgitame välja, kuidas lülitustoiteallikas töötab ja kuidas see nii palju erineb analoogsest. Alustame. Mine!

Esimestena ilmusid trafo toiteallikad. Nende tööpõhimõte seisneb selles, et nad muudavad pingestruktuuri kasutades jõutrafot, mis on ühendatud võrku 220 V. Seal vähendatakse siinusharmooniku amplituudi, mis saadetakse edasi alaldi seadmesse. Seejärel tasandatakse pinge paralleelselt ühendatud kondensaatoriga, mis valitakse vastavalt lubatud võimsusele. Pinge reguleerimine väljundklemmidel tagatakse trimmitakistite asendi muutmisega.

Liigume nüüd edasi impulss-toiteallikate juurde. Need ilmusid veidi hiljem, kuid saavutasid kohe märkimisväärse populaarsuse mitmete positiivsete omaduste tõttu, nimelt:

• Pakendi saadavus;
• Töökindlus;
• Võimalus laiendada väljundpinge töövahemikku.

Kõik seadmed, mis sisaldavad impulsstoite põhimõtet, praktiliselt ei erine üksteisest.

Impulsstoiteallika elemendid on järgmised:

• Lineaarne toiteallikas;
• Ooterežiimi toiteallikas;
• Generaator (ZPI, juhtimine);
• Võtmetransistor;
• optronid;
• Juhtahelad.

Teatud parameetrite komplektiga toiteallika valimiseks kasutage ChipHunti veebisaiti.

Mõelgem lõpuks välja, kuidas lülitustoiteallikas töötab. See kasutab inverteri ahela elementide interaktsiooni põhimõtteid ja tänu sellele saavutatakse stabiliseeritud pinge.

Esiteks saab alaldi tavalist pinget 220 V, seejärel tasandatakse amplituud mahtuvuslike filtrikondensaatorite abil. Pärast seda alaldatakse läbivad sinusoidid väljunddioodi silla abil. Seejärel muudetakse sinusoidid kõrgsageduslikeks impulssideks. Konversiooni saab teostada kas toitevõrgu galvaanilise eraldamisega väljundahelatest või ilma sellise isolatsioonita.

Kui toiteallikas on galvaaniliselt isoleeritud, saadetakse kõrgsageduslikud signaalid trafosse, mis teostab galvaanilist isolatsiooni. Trafo efektiivsuse suurendamiseks suurendatakse sagedust.

Impulsstoiteallika töö põhineb kolme ahela koostoimel:

• PWM-kontroller (juhib impulsi laiuse modulatsiooni teisendamist);
• Toitelülitite kaskaad (koosneb transistoridest, mis on sisse lülitatud vastavalt ühele kolmest ahelast: sild, poolsild, keskpunktiga);
• Impulsstrafo (sellel on primaar- ja sekundaarmähised, mis on paigaldatud ümber magnetsüdamiku).

Kui toiteallikas on ilma lahtisidumiseta, siis kõrgsageduslikku isolatsioonitrafot ei kasutata ja signaal suunatakse otse madalpääsfiltrisse.

Võrreldes lülitustoiteallikaid analoogidega, näete esimeste ilmseid eeliseid. UPS-idel on väiksem kaal, samas kui nende efektiivsus on oluliselt suurem. Neil on laiem toitepinge vahemik ja sisseehitatud kaitse. Selliste toiteallikate maksumus on tavaliselt madalam.

Puudused hõlmavad kõrgsageduslike häirete olemasolu ja võimsuse piiranguid (nii suurel kui ka väikesel koormusel).

UPS-i saate kontrollida tavalise hõõglambi abil. Pange tähele, et lampi ei tohiks ühendada kaugtransistori pilusse, kuna primaarmähis ei ole ette nähtud alalisvoolu läbilaskmiseks, seega ei tohi seda mingil juhul läbi lasta.

Kui tuli põleb, töötab toiteallikas normaalselt, kuid kui see ei sütti, siis toiteallikas ei tööta. Lühike vilkumine näitab, et UPS on kohe pärast käivitamist lukus. Väga ere sära näitab väljundpinge stabiliseerumise puudumist.

Nüüd saate teada, millel põhineb lülitus- ja tavapäraste analoogtoiteallikate tööpõhimõte. Igal neist on oma struktuuri- ja tööomadused, mida tuleks mõista. UPSi jõudlust saate kontrollida ka tavalise hõõglambi abil. Kirjutage kommentaaridesse, kas see artikkel oli teile kasulik, ja esitage arutatava teema kohta küsimusi.