Izgradnja visokoefikasnih kvazirezonantnih izvora napajanja sa sinhronim ispravljanjem na bazi Renesas HA16163 kontrolera. Sve o prekidačkom napajanju Rezonantni izvori napajanja sa strujnim krugom visoke efikasnosti

Ovaj članak je pripremljen na osnovu materijala koje je poslao Aleksandar Germanovič Semenov, direktor naučnog i proizvodnog rusko-moldavskog preduzeća "Elkon", Kišinjev. U izradi članka učestvovao je i glavni inženjer preduzeća Aleksandar Anatoljevič Penin. Aleksandar Germanovič piše:
"Specijalizirajući se u oblasti napajanja, uspjeli smo kreirati metodu za konstruisanje rezonantnih pretvarača sa dubokim podešavanjem izlaznih parametara, koja se razlikuje od do sada poznatih. Za ovu metodu je primljen međunarodni patent. Prednosti metode su najviše u potpunosti se manifestuje pri konstruisanju moćnih - od 500 do desetina kilovata - izvora Konvertor ne zahteva brza kola zaštite od kratkih spojeva na izlazu jer praktički nema prekida struje prekidača ni u jednom režimu. Mogućnost nastanka prolaznih struja Budući da je fizički (bez povratne veze) pretvarač izvor struje, sada je moguće prebaciti filter kondenzator ispravljača napojne mreže na izlaz pretvarača, što je omogućilo da se dobije faktor snage 0,92-0,96 zavisno od opterećenja Frekvencija rezonantnog kola se ne menja, a to omogućava efikasno filtriranje zračenja pretvarača u svim pravcima.Praktična implementacija se sprovodi u vidu izvora struje za elektrohemijsku zaštitu - stanice za katodnu zaštitu brenda Elkon. Snaga 600, 1500, 3000 i 5000 vati. Efikasnost u nominalnom režimu je na nivou od 0,93-095. SKZ je prošao certifikacijske testove u NPO "VZLET". Postoji spora, dugotrajna implementacija. Sve ovo potvrđuje održivost ideje. Međutim, čini mi se da je za postizanje komercijalnog uspjeha potrebno popularizirati ideju kako bismo privukli pažnju na nju.”
Pa, uvijek je zadovoljstvo pomoći kolegama, pogotovo jer je ideja koja leži u osnovi Elconovih proizvoda nova.

Trenutno se uređaji energetske elektronike i uređaji razvijeni za profesionalnu upotrebu aktivno optimizuju prema kriterijumima kao što su težina, dimenzije, efikasnost, pouzdanost i cena. Ovi zahtjevi postaju sve strožiji, odnosno kupac želi da ima uređaj minimalnih dimenzija i težine, a u isto vrijeme i visoke efikasnosti, visoke pouzdanosti i niske cijene.

Da bi se poboljšala potrošačka svojstva proizvoda, potrebno je pribjeći poznatim mjerama: povećanje radnih frekvencija konverzije, smanjenje gubitaka snage na energetskim elementima, smanjenje ili eliminiranje dinamičkih preopterećenja u energetskom dijelu strujnog kola. Često su ove mjere u suprotnosti jedna s drugom, a kako bi postigao određene rezultate, programer čini neke, ponekad vrlo teške, kompromise. Stoga je dalja optimizacija parametara tehnologije pretvarača moguća samo prelaskom na nove principe konstruisanja ovih uređaja.

Da bismo razumjeli kako je metoda regulacije napona koju nudi Elcon bitno drugačija i koja je novost u njoj, prvo razgovarajmo o tradicionalnom dizajnu regulatora. DC-DC pretvarači (DC/DC pretvarači), koji su značajna klasa uređaja u oblasti energetske elektronike, tradicionalno se grade prema sljedećoj shemi: primarni link pretvara jednosmjerni napon u visokofrekventni naizmjenični napon; sekundarna veza pretvara naizmjenični napon u jednosmjerni napon. Pretvarač obično sadrži regulator koji kontrolira izlazni istosmjerni napon ili ga održava na potrebnom nivou.

Visokofrekventna konverzija može se izvesti pomoću različitih kola, ali ako govorimo o push-pull krugovima, onda možemo navesti dvije vrste: krugove s pravokutnim oblikom struje prekidača i rezonantne sa sinusoidnim (ili kvazi-sinusoidnim). ) oblik struje prekidača.

Radna efikasnost pretvarača je u velikoj mjeri određena dinamičkim sklopnim gubicima na energetskim elementima pri prebacivanju vrijednosti radne struje. Iskustvo razvoja pretvarača snage veće od 100 W pokazuje da je moguće smanjiti ove gubitke uglavnom upotrebom sklopnih elemenata (tranzistora) sa malim vremenom uključivanja i formiranjem ispravne putanje prebacivanja. Trenutna baza elemenata, naravno, ima prilično visoke dinamičke karakteristike, ali su ipak daleko od idealne. Stoga tehnološka ograničenja često dovode do značajnih prenapona na elementima strujnog kola, što znači da je ukupna pouzdanost pretvarača smanjena.

Formiranje ispravnog sklopnog puta je važan zadatak, koji također može značajno smanjiti komutacijske prenapone. Ova metoda omogućava takozvano „meko“ prebacivanje preraspodjelom energije između stvarnog dijela snage sklopnog elementa (tranzistorski prekidač) i formirajućeg elementa. Do smanjenja gubitaka dolazi zbog povrata energije koju su akumulirali. Podsjetimo da su dobro poznati predstavnici formirajućih elemenata sve vrste RCD krugova, otpornika za prigušivanje, snubera itd.

Praksa razvoja pravih pretvarača pokazuje da kada kreirate uređaj nominalne snage od stotine do hiljade vati, morate bukvalno „dati“ za svaki vat efektivne snage, kako biste maksimalno smanjili gubitke toplote, koji smanjuju ukupni efikasnost pretvarača.

Drugi problem se odnosi na potrebu za brzom zaštitom od kratkih spojeva (kratkih spojeva) u opterećenju. Problem je uglavnom u tome što prebrza zaštita postaje previše podložna lažnim alarmima, isključujući pretvarač čak i kada za njega nema opasnosti. Zaštita koja je prespora otporna je na lažne alarme, ali je malo vjerovatno da će zaštititi uređaj. Potrebno je mnogo truda da se dizajnira optimalna zaštita.

S tim u vezi, klasični visokofrekventni pretvarač ne zadovoljava u potpunosti savremene zahtjeve za tehnologiju pretvaranja energije. Postoji potreba da se pronađu novi načini za konstruisanje ovih uređaja.

Nedavno su inženjeri obratili pažnju na rezonantne pretvarače kao uređaje sa velikim potencijalnim mogućnostima. U rezonantnim pretvaračima, dinamički gubici su fundamentalno manji, stvaraju mnogo manje smetnji, jer se prebacivanje ne događa s ravnim rubovima bogatim harmonicima, već s glatkim oblikom signala blizu sinusoidnog. Rezonantni pretvarači su pouzdaniji, ne zahtijevaju brzu zaštitu od kratkih spojeva (kratkih spojeva) u opterećenju, jer je struja kratkog spoja prirodno ograničena. Istina, zbog sinusoidalnog oblika struje, statički gubici u energetskim elementima se donekle povećavaju, ali kako rezonantni pretvarači nisu toliko zahtjevni za dinamiku prebacivanja energetskih elemenata, mogu se koristiti IGBT tranzistori standardne klase u kojima je napon zasićenja je niža od one kod IGBT tranzistora sa warp brzinom. Možete razmišljati i o SIT tranzistorima, pa čak i o bipolarnim, iako je, po mišljenju autora stranice, bolje ne sjećati se potonjih u ovom kontekstu.

Sa stanovišta konstruisanja strujnog kola, rezonantni pretvarači su jednostavni i pouzdani. Međutim, do sada nisu bili u mogućnosti zamijeniti konvencionalne polumostne i punomostne pretvarače zbog fundamentalnih problema s regulacijom izlaznog napona. Konvencionalni pretvarači koriste princip upravljanja baziran na modulaciji širine impulsa (PWM), i tu nema poteškoća. U rezonantnim pretvaračima, upotreba PWM i drugih posebnih metoda (na primjer, regulacija frekvencije promjenom frekvencije prebacivanja) dovodi do povećanja dinamičkih gubitaka, koji u nekim slučajevima postaju uporedivi ili čak premašuju gubitke u klasičnim pretvaračima. Upotreba formirajućih kola opravdava se u ograničenom frekventnom opsegu i sa vrlo malom dubinom regulacije. Postoji nešto efikasnija metoda, zasnovana na značajnom smanjenju frekvencije prebacivanja, što dovodi do smanjenja prosječne struje opterećenja, a time i izlazne snage. Ali ovaj način regulacije frekvencije može se nazvati i kompromisom, te stoga ne zadovoljava dovoljno moderne zahtjeve.

Pa ipak, rezonantni pretvarači su se pokazali toliko primamljivima da je izmišljeno još nekoliko načina za povećanje njihove efikasnosti i dubine regulacije. Nažalost, i ove ideje su se pokazale nedovoljno efikasnim. Upotreba dodatnog regulatora impulsa instaliranog na izlazu dovodi do potrebe za korištenjem još jedne veze za konverziju, a samim tim i smanjuje efikasnost. Dizajn s preklopnim zavojima transformatora opet značajno komplikuje pretvarač, povećava njegovu cijenu i onemogućuje upotrebu u potrošačkim područjima.

Iz navedenog možemo zaključiti da glavni problem koji sprečava široku upotrebu rezonantnih pretvarača leži u stvaranju efikasne metode za dubinsku regulaciju izlaznog napona. Ako se ovaj problem riješi, bit će moguće značajno poboljšati karakteristike uređaja energetske elektronike i njihovu dalju distribuciju u već razvijena i nova područja primjene konvertorske tehnologije.

Elkon stručnjaci su postigli značajan napredak u istraživanju metoda upravljanja smanjenjem frekvencije prebacivanja. Upravo je ova metoda uzeta kao osnova, jer zadržava glavnu prednost rezonantnog kruga - prebacivanje na nultu struju. Proučavanje procesa koji se odvijaju u konvencionalnom rezonantnom pretvaraču omogućilo je usavršavanje njegovog kola i pronalaženje efikasnijeg upravljačkog mehanizma u širokom rasponu opterećenja i prihvatljivom frekvencijskom rasponu, što je činilo osnovu međunarodnog patenta. Osim toga, bilo je moguće postići istu amplitudu struja tranzistora snage i u načinu nazivnog opterećenja iu režimu kratkog spoja, odsustvo prolaznih struja kroz tranzistore snage čak i pri maksimalnoj frekvenciji prebacivanja i „mekanu“ karakteristiku opterećenja ( mnogo bolji od konvencionalnog rezonantnog pretvarača).

Kompletno kolo moderniziranog rezonantnog pretvarača predmet je Elconovog know-how-a, međutim, kako bi čitatelj mogao razumjeti o čemu se radi, informacije iz patenta "Metoda za kontroliranu rezonantnu konverziju DC napona" su date u nastavku.

Pronalazak je namijenjen za implementaciju moćnih, jeftinih i efikasnih podesivih visokofrekventnih tranzistorskih rezonantnih pretvarača napona za različite primjene. To mogu biti pretvarači za zavarivanje, instalacije za indukcijsko grijanje, radiopredajnici i drugo.

Postoji prototip podesivog rezonantnog pretvarača napona objavljen u. U prototipu: oscilacija je kreirana sa sopstvenim periodom To i periodom uključivanja prekidača za napajanje Tk; Koriste se kapacitivni i induktivni uređaji za skladištenje energije sa potrošnjom iz izvora konstantnog napona i prijenosom dijela energije na opterećenje pomoću ispravljača; Regulacija napona se vrši odstranjivanjem od rezonancije sa periodom sopstvenih oscilacija To uklopne frekvencije Tk, blizu To.

Kao što je gore spomenuto, depodešavanje dovodi do značajnog povećanja dinamičkih gubitaka i općenito smanjuje pouzdanost pretvarača, budući da depodešavanje gubi glavnu prednost rezonantnog pretvarača - prebacivanje pri nultim strujama. Sve to dovodi do činjenice da je metodu preporučljivo koristiti samo u pretvaračima male snage.

Postoji bliži prototip, objavljen u radu. Ovaj prototip takođe stvara oscilaciju sa sopstvenim periodom To i periodom prebacivanja tastera Tk, ali Tk>To; Koriste se kapacitivni i induktivni uređaji za skladištenje energije sa potrošnjom iz izvora konstantnog napona i prijenosom dijela energije na opterećenje pomoću ispravljača; izlazni napon se reguliše promenom perioda uključivanja Tk. Međutim, ovdje se višak energije kapacitivnog skladišta vraća natrag u izvor napajanja zbog pražnjenja kapacitivnog skladišta kroz opterećenje, a prednji dio strujnih impulsa prekidača napajanja je ograničen korištenjem dodatnog induktivnog skladišta. Ova metoda zadržava glavnu prednost rezonantnog pretvarača - mogućnost prebacivanja prekidača napajanja na nultu struju.

Nažalost, ovaj prototip ima i niz nedostataka. Jedan od osnovnih nedostataka je povećanje struje prekidača u slučaju preopterećenja ili kratkih spojeva u krugu opterećenja na nazivnoj ili maksimalnoj frekvenciji. Budući da u ovom slučaju induktivni elementi pohranjuju veliku količinu energije, nema vremena da se potpuno vrati na izvor napajanja u kratkom periodu (Tk-To)/2. Još jedan nedostatak je prisilni prekid struje kroz prekidače uprkos činjenici da je komutacioni rub postavljen. Ovdje se javlja potreba za kompleksnom zaštitom ključnih elemenata, čime se sužava ukupni raspon regulacije napona, što dovodi do sužavanja područja primjene pretvarača.

Uređaj sa kojim se ova metoda može implementirati je konvencionalni rezonantni polumostni konvertor sa kapacitivnim djeliteljem napona (kapacitivnim pohranjivanjem) i induktivnim skladištem, povezan s opterećenjem između polumostnog tranzistorskog stalka i srednjeg terminala kapacitivnog djelitelja. . Dodatni induktivni akumulatori su uključeni u grane ili kola svakog ključnog elementa.

Uređaj koji je predložio Elcon rješava problem pružanja širokog raspona regulacije napona opterećenja i na taj način proširuje opseg njegove primjene. U novoj metodi možete pronaći neke analogije sa prototipovima i: oscilacije se stvaraju sa prirodnim periodom To i periodom prebacivanja Tk, sa Tk>To se koristi i kapacitivni i induktivni uređaj za skladištenje sa potrošnjom iz izvora konstantnog napona a dio energije se ispravljačem prenosi na opterećenje, također se vrši vraćanje viška energije iz kapacitivnog skladišnog uređaja natrag u izvor, regulacija napona se vrši promjenom Tk. Novina metode leži u činjenici da se istovremeno sa prvim oscilacijama stvaraju i druge oscilacije sa svojim periodom To i periodom prebacivanja Tk, koristeći isto kapacitivno skladištenje i drugo induktivno skladište, trošeći energiju iz kapacitivnog skladišta i prenoseći energiju. na opterećenje sa ispravljačem.

Glavna karakteristika predložene metode je istovremeni tok struja prve i druge oscilacije kroz ključne elemente na način da ukupna struja kroz njih ne trpi prekid, što omogućava vraćanje energije induktivnih uređaja za skladištenje. na maksimalnoj frekvenciji čak i kada dođe do kratkog spoja. Istovremeno, trenutna amplituda ključnih elemenata ostaje na nivou nominalnih vrijednosti. Ova metoda “radi” u cijelom rasponu perioda uključivanja Tk, čime se uspješno rješava problem rezonantnog pretvarača.

Uređaj prikazan na Slika 1, sadrži upravljani glavni generator impulsa (1), čiji su izlazi povezani sa gejtovima tranzistora (2) i (3), formirajući polumostni stalak (polumosta). Zajednička spojna tačka tranzistora (2) i (3) preko kapacitivnog skladišta (rezonantnog kondenzatora), označenog (5), spojena je na jedan od terminala opterećenja transformator-ispravljač (6). Induktivni akumulatori (rezonantne prigušnice), označeni (7) i (8), povezani su serijski. Njihova zajednička priključna točka povezana je s drugim terminalom opterećenja (6). Izvor napona napajanja (9) priključen je na donje priključke induktora (7) i emitera tranzistora (2). Gornji terminal induktora (8) spojen je na kolektor tranzistora (3).

On Slika 2 prikazani su grafikoni koji pokazuju rad ovog rezonantnog pretvarača. Glavni oscilator (1) proizvodi kontrolne impulse parafaze prikazane u Sl.2 a-b, trajanje To/2 i podesivi period prebacivanja Tk, koji zauzvrat otvaraju tranzistori (2) i (3). U stacionarnom režimu rada pretvarača, u trenutku t1 na tranzistor (2) se primjenjuje kontrolni impuls i kroz njega počinje teći sinusoidalni strujni impuls I1, prikazan na 2c, - takozvane “prve vibracije”. U isto vrijeme, struja I2 nastavlja teći kroz antiparalelnu (suprotnu) diodu (4) tranzistora (3) - "druge oscilacije".

slika 3 Prvi ciklus kola

On Slika 3 prikazan je prvi ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t1…t2). Rezonantni kondenzator (5) sa naponom U5, čiji je grafikon prikazan u Fig.2 d., puni se preko transformatorsko-ispravljačkog opterećenja (6), uključujući transformator (6.1), ispravljač (6.2) i sam teret (6.3). Prva rezonantna prigušnica (7) pohranjuje energiju. Istovremeno, rezonantni kondenzator (5) se prazni kroz drugu rezonantnu prigušnicu (8) naponom U8, čiji je grafikon prikazan u Fig.2 d. Induktor (8) skladišti energiju prema polaritetu prikazanom na grafikonu.

slika 4 Drugi ciklus kola

On Slika 4 prikazan je drugi ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t2…t3). Rezonantni kondenzator (5) nastavlja se puniti kroz opterećenje transformator-ispravljač (6) i prvu rezonantnu prigušnicu (7). Takođe, rezonantni kondenzator (5) se puni preko druge rezonantne prigušnice (8), koja već oslobađa energiju u skladu sa navedenim polaritetom.

Slika 5 Treći ciklus kola

On Slika 5 prikazan je treći ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t3…t4). Rezonantni kondenzator (5) nastavlja da se puni kroz opterećenje transformator-ispravljač (6) i prvu rezonantnu prigušnicu (7) naponom U7 prikazanim na grafikonu Slika 2 e. Istovremeno, rezonantni kondenzator (5) je već napunjen iz drugog rezonantnog induktora (8), koji nastavlja da oslobađa energiju u skladu sa navedenim polaritetom.

Slika 6 Četvrti ciklus kola

On Slika 6 prikazan je četvrti ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t4…t5). Rezonantni kondenzator (5) nastavlja da se puni kroz opterećenje transformator-ispravljač (6) i prvu rezonantnu prigušnicu (7), koja već oslobađa energiju u skladu sa polaritetom prikazanim na slici. Istovremeno, rezonantni kondenzator (5) nastavlja da se puni drugom rezonantnom induktorom (8).

On Slika 8 prikazan je šesti ciklus takta kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t6...t7). Rezonantni kondenzator (5) već prenosi energiju preko transformatorsko-ispravljačkog opterećenja (6) i prve rezonantne prigušnice (7) do izvora napajanja (9). Struja I1 mijenja svoj smjer.

slika 9 Sedmi ciklus kola

On Slika 9 prikazan je sedmi ciklus takta kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t7...t8). Upravljački impuls se dovodi do tranzistora (3), a sinusoidalni strujni impuls I2 počinje teći prema 2c, kroz ovaj tranzistor (“druga oscilacija”). Struja I1 takođe nastavlja da teče kroz antiparalelnu diodu (10) tranzistora (2) - „prva oscilacija“. Rezonantni kondenzator (5) opskrbljuje energijom preko transformatorsko-ispravljačkog opterećenja (6) i prve rezonantne prigušnice (7) do izvora napona napajanja (9) i do drugog rezonantnog induktora (8).

On Slika 11 prikazan je deveti ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t9…t10). Svi uređaji za skladištenje odustaju od svoje energije.

On Slika 13 prikazan je završni ciklus rada kola, koji odražava njegovo ponašanje u intervalu (t11…t1). Rezonantni kondenzator (5) se prazni, a zatim se procesi ponavljaju.

Napomena: u vremenskom intervalu t6-t7 energija se vraća izvoru, jer struja I1 mijenja svoj smjer. Negativna amplituda struje I1 određena je opterećenjem pretvarača. Ova činjenica određuje dodatne prednosti metode - amplituda struje kroz prekidače se ne povećava sve dok u opterećenju ne dođe do kratkog spoja. Takođe, problem prolaznih struja je potpuno odsutan, što pojednostavljuje i čini kontrolu tranzistora pouzdanom. Problem stvaranja brzih zaštita za sprječavanje kratkog spoja također nestaje.

Ova ideja je bila osnova za prototipove, kao i za serijske proizvode koje Elcon trenutno proizvodi. Na primjer, pretvarač napona snage 1,8 kW, dizajniran za katodnu zaštitnu stanicu za podzemne cjevovode, prima snagu iz jednofazne mreže naizmjenične struje od 220 V 50 Hz. Koristi IGBT tranzistore snage ultrabrze klase IRG4PC30UD sa ugrađenom suprotstavljenom diodom, kapacitet rezonantnog kondenzatora (5) je 0,15 μF, induktivnost rezonantnih prigušnica (7) i (8) je po 25 μH . Prirodni period oscilovanja To je 12 μs, omjer transformacije transformatora (6.1) je 0,5, što određuje raspon nazivnog opterećenja (0,8…2,0) Ohma. Za minimalnu vrijednost perioda prebacivanja Tk jednaku 13 μs (sa frekvencijom prebacivanja fk jednakom 77 kHz) i opterećenjem od 1 Ohm, amplitude struja I1 i I2, redom, su plus 29 A i minus 7 A Za opterećenje od 0,5 Ohma, amplitude struja I1 i I2 bile su redom plus 29 A i minus 14 A. U slučaju kratkog spoja, ove vrijednosti su plus 29 A i minus 21 A, prosjek struja kroz opterećenje iznosi 50 A, odnosno manifestuje se efekat ograničavanja struje kratkog spoja.

On Slika 14 prikazuje familiju karakteristika podešavanja pretvarača. Važno je napomenuti da se u cijelom rasponu frekvencije komutacije, prekidački impulsi primjenjuju na nultu struju. Ovi rezultati su dobijeni u sistemu za modeliranje kola OrCAD 9.1 i potom testirani na modelu u punoj veličini.

Za poređenje, na Slika 15 prikazana je familija karakteristika podešavanja klasičnog rezonantnog pretvarača slične snage. Minimalni period prebacivanja Tk se povećava zbog pojave prolaznih struja i iznosi 14 μs (pri frekvenciji prebacivanja fk jednakoj 72 kHz). Za ovu nazivnu frekvenciju, vrši se komutacijski režim nulte struje. Za otpor opterećenja od 1 Ohm, amplituda struje opterećenja je 30A; za otpor od 0,5 Ohm, amplituda je već 58A. U slučaju kratkog spoja, amplituda struje kroz tranzistore postaje veća od 100 A, a prebacivanje tranzistora snage se više ne dešava pri nultim strujama, a prosječna struja opterećenja postaje veća od 180 A. Dakle, kako je navedeno ranije, postoji potreba za brzom zaštitom od kratkog spoja kako bi se izbjegla nesreća.

Kontrolna sekcija „A“ (tanke linije) karakteriše režim preklapanja bez struje nule. Od praktičnog interesa je regulaciona sekcija „B“, kada je frekvencija uključivanja dva ili više puta manja od nominalne. Može se primijetiti da je dubina regulacije na ovaj način kod klasičnog pretvarača znatno manja nego kod Elkon pretvarača, a potreba za radom na nižoj frekvenciji uključivanja pogoršava specifične energetske performanse klasičnog pretvarača. Predloženi Elkon pretvarač ima praktično prihvatljive kontrolne karakteristike i niz promjena u frekvenciji prebacivanja.

Uzimajući u obzir karakteristiku mekog opterećenja, moguće je regulisati izlazni napon na fiksnoj frekvenciji zbog fazne regulacije dva paralelno povezana pretvarača na naizmjenični napon. Ova opcija je testirana na prototipu od 1,2 kW. Izlazni napon varira od nule do maksimuma.

Dobijeni rezultati sugeriraju da će pretvarači napona koji koriste novu metodu rezonantne konverzije naći širu primjenu u svim područjima upotrebe konvencionalnih pretvarača sa PWM regulacijom za desetine kW i više.

A sada - malo o serijskim proizvodima. Preduzeće Elkon proizvodi:
- stanice za katodnu zaštitu snage 0,6, 1,5, 3,0 i 5,0 kW, sa efikasnošću u nominalnom režimu ne gorom od 93%;
- izvori za ručno elektrolučno zavarivanje snage 5,0 i 8,0 kW napajani iz mreže od 220 volti 50 Hz;
- izvori za ručno elektrolučno zavarivanje snage 12 kW napajani trofaznom mrežom od 380 volti 50 Hz;
- izvori za zagrijavanje kovačkih zareza snage 7,0 kW napajani iz mreže 220 volti 50 Hz;
- pretvarači za visokonaponsku solarnu bateriju snage 5,0 kW sa ulaznim naponom od 200 do 650 V i izlaznim naponom 400 V; Modulacijom izlaznog napona pretvarača prema sinusoidnom zakonu sa frekvencijom od 100 Hz i naknadnom distribucijom polutalasa, električna energija se prenosi sa solarne baterije na mrežu od 220 volti 50 Hz.
Zaposleni u kompaniji se nadaju da će ova ideja inspirisati i iskusne radio-amatere koji se bave projektovanjem opreme za zavarivanje.

LITERATURA
Meshcheryakov V.M. Energetska elektronika je efikasan način rješavanja problema regionalnog programa "Energija i očuvanje resursa" // Elektrotehnika. 1996. 12.p.1.
Visokofrekventni tranzistorski pretvarači./E.M.Romash, Yu.I.Drabovich, N.N.Yurchenko, P.N.Shevchenko - M.: Radio i komunikacije, 1988.-288p.
Goncharov A.Yu. Serijski proizvedeni tranzistorski pretvarači snage // Elektronika: znanost, tehnologija, poslovanje. 1998. 2.p.50.
Kovalev F.I., Florentsev S.N. Energetska elektronika: jučer, danas, sutra // Elektrotehnika. 1997. 11.p.2.
Dmitrikov V.F. i dr. Novi visokoefikasni izvori električne energije za domaćinstvo sa ulazom bez transformatora // http//:www.add.ru/r/konkurs/st.18.html
Patanov D.A. Opći problemi smanjenja komutacijskih gubitaka u pretvaračima napona // http://www.add.ru/r/konkurs/avtst8.html
Zhdankin V.K. Uređaji energetske elektronike tvrtke Zicon Electronics // Moderne tehnologije automatizacije. 2001.N1.p.6.
Belov G.A. Visokofrekventni tiristor-tranzistor DC naponski pretvarači. -M.: Energoatomizdat, 1987.-120 str.
Patent PCT, WO94/14230, 23.06.94, H02M 3/335.
Patent PCT/MD 03/00001. 16.05.2002, H02M3/337 Šta pišu

Upotreba: razvoj visokofrekventnih prekidačkih izvora napajanja. Suština izuma: izvor napajanja sadrži ključni tranzistorski pretvarač napona 1, napravljen u obliku polumostnog kola na tranzistorima 4.5 i kondenzatorima 6.7, i jedinicu za kontrolu frekvencije 25, napravljenu u obliku serijski spojenog čvor 26 za pretvaranje napona u otpor i čvor 27 za pretvaranje otpora u frekvenciju Izlazno kolo pretvarača 1 uključuje rezonantno kolo od induktora 8 i kondenzatora 9, 10. Stabilizacija promjene radne frekvencije pretvarača 1 u zavisnosti od promjene izlaznog napona. Formiranje posebnog oblika bazne struje tranzistora 4, 5 pomoću bloka 25 i lanaca napravljenih na elementima 15-22 smanjuje gubitke i kada je struja uključena i kada su tranzistori 4, 5 isključeni. f-ly, 3 ill.

Pronalazak se odnosi na elektrotehniku ​​i može se koristiti u razvoju visokokvalitetnih prekidačkih izvora napajanja. Poznati impulsni stabilizator napona sadrži push-pull polumostni pretvarač napona, ulaz je povezan na ulazne stezaljke, a izlaz je preko ispravljača i filtera povezan na izlazne terminale, impulsno-širinski modulator, izlazi koji su spojeni na upravljačke ulaze push-pull polumostnog pretvarača napona, pravokutnog generatora talasa, pilastog naponskog drajvera, referentnog izvora napona i dva tranzistora (1). Poznati uređaj rješava tehnički problem povećanja efikasnosti korištenjem promjenjivih napona za poređenje u modulatoru širine impulsa: pravokutnog referentnog i pilastog, proporcionalnog ulaznom naponu. Dobivanje takvih napona i njihovo poređenje zahtijeva manje utroška energije. A korištenje struje izvora referentnog napona za simultanu kontrolu tranzistora push-pull polumostnog pretvarača napona, zajedno sa upotrebom pasivnog PWM-a, dodatno povećava efikasnost. PWM napajanja su danas rasprostranjena. Međutim, karakteriziraju ih previsoki gubici, jer pripadaju takozvanim tvrdim sklopnim krugovima. Kod tvrdog preklapanja, uključeni tranzistorski prekidač se isključuje u trenutku kada struja teče kroz njega, a isključeni tranzistorski prekidač se uključuje kada na njemu postoji napon, pa se stoga ovaj prekidač češće uključuje i isključuje. , veći su gubici. U tom slučaju, vrijeme uključivanja tranzistora (trajanje uključivanja ili isključivanja) treba biti što je moguće kraće. Dakle, nedostatak poznatog uređaja su visoki gubici, tj. niska efikasnost. U idealnom slučaju, da bi gubici bili minimalni, tranzistorski prekidač bi se trebao isključiti kada je struja kroz njega nula (prekidanje nulte struje) i uključiti se kada je napon na njemu nula (prekidanje nulte struje). Trenutno, najbolje rješenje za visokofrekventna prekidačka napajanja je korištenje rezonantnih kola. Za razliku od izvora napajanja sa PWM, rezonantna kola „omekšavaju“ režim prebacivanja i na taj način pomažu u smanjenju gubitaka pri prebacivanju. Kao rezultat toga, rezonantna napajanja pružaju veću efikasnost na istoj radnoj frekvenciji. Poznato rezonantno napajanje koje sadrži ključni tranzistorski pretvarač napona, ulazne veze sa ulaznim terminalima i napravljeno u obliku polumostnog kola, u čije je izlazno kolo uključeno rezonantno kolo koje se sastoji od serijskog kola spojenog paralelno na induktor i prvi kondenzator i drugi kondenzator, a paralelno sa prvim kondenzatorom se uključuje primarni namotaj izlaznog transformatora čiji je sekundarni namotaj preko ispravljača i filtera povezan sa izlaznim terminalima, a jedinica za kontrolu frekvencije , čiji su izlazi spojeni na upravljačke ulaze ključnog tranzistorskog pretvarača napona, čiji su priključci za napajanje tranzistora šantovani blokirajućim diodama (2). Poznati izvor napajanja je analog koji je po skupu bitnih karakteristika najbliži predloženom pronalasku. Međutim, poznati izvor napajanja također ima značajne komutacijske gubitke, zbog činjenice da jedinica za kontrolu frekvencije proizvodi pravokutne oscilacije i stoga upravljačka struja tranzistora pretvarača također ima pravokutni oblik. Tehnički cilj ovog izuma je smanjenje gubitaka pri prebacivanju tranzistora ključnog tranzistorskog pretvarača napona i smanjenje snage koju troši jedinica za kontrolu frekvencije. Tehnički rezultat koji se može postići upotrebom pronalaska je povećanje efikasnosti rezonantnog napajanja. Navedeni tehnički zadatak je postignut činjenicom da je u rezonantnom napajanju koje sadrži ključni tranzistor, pretvarač napona, ulazne veze sa izlaznim stezaljkama i izvedeno u obliku polumostnog kola, u čijem izlaznom kolu je rezonantno kolo. je uključen, koji se sastoji od serijskog kola spojenog paralelno na induktor i prvi kondenzator i drugi kondenzator, a paralelno sa prvim kondenzatorom je spojen primarni namotaj izlaznog transformatora, čiji je sekundarni namotaj spojen na izlaz terminale kroz ispravljač i filtar i jedinicu za kontrolu frekvencije, čiji su izlazi spojeni na upravljačke ulaze ključnog tranzistorskog pretvarača napona, čiji su energetski terminali tranzistora šantovani diodama za blokiranje, napravljena je blok kontrola frekvencije u obliku dva bazna otpornika i diode spojenih u seriju i na dodatnom kondenzatoru spojenom između zajedničke tačke otpornika i slobodnog izlaza diode, dok su upravljački ulazi tranzistora kroz odgovarajuće lance generiranja bazne struje povezani na odgovarajuće upravljačke ulaze ključnog tranzistorskog pretvarača napona, a čvor pretvaranja otpora u frekvenciju izveden je u obliku parafaznog multivibratora na četiri logička pretvarača, trećem i četvrtom kondenzatoru, dodatnom tranzistoru i tri otpornika, te logičkim pretvaračima. spojeni su u parovima serijski, redom, prvi sa drugim i treći sa četvrtim, treći kondenzator je povezan između izlaza prvog i ulaza trećeg logičkog pretvarača, a četvrti kondenzator je povezan između izlaza trećeg i izlaza prvog logičkog pretvarača, prvi otpornik je povezan paralelno sa izlazom jedinice pretvarača napon-otpor, povezan preko drugog i trećeg otpornika na izlaze prvog i trećeg logički pretvarači, izlazi drugog i trećeg logičkih pretvarača četvrti logički pretvarači su povezani na primarni namotaj dodatnog transformatora, čija se dva sekundarna namota koriste kao izlazi jedinice za konverziju otpora u frekvenciju i izlazi frekvencije upravljačka jedinica, čiji je ulaz ulaz jedinice za konverziju napon-otpor spojene na izlazne pinove. Osim toga, jedinica za konverziju napon-otpor je napravljena od dodatnog tranzistora, čiji se izlaz koristi kao izlaz jedinice za konverziju napon-otpor, promjenjivog otpornika koji se koristi kao ulaz napon-otpor. jedinica za konverziju otpora, i četvrti otpornik spojen između ulaza i izlaza jedinice za konverziju napona u otpor otpora, a terminal za podešavanje promjenljivog otpornika spojen je na bazu dodatnog tranzistora. Logički pretvarači se mogu napraviti pomoću 2I-NOT elemenata. Da bi se osiguralo pokretanje pretvarača napona, dodatni transformator je opremljen početnim namotom spojenim na izlazni krug ključnog tranzistorskog pretvarača napona u seriji s rezonantnim krugom. Pronalazak je ilustrovan crtežima, gde su na sl. 1 prikazuje dijagram rezonantnog napajanja; Sl. 2 oblik bazne struje tranzistora ključnog tranzistorskog pretvarača napona, na Sl. 3 njegove karakteristike podešavanja. Rezonantno napajanje (slika 1) sadrži ključni tranzistorski pretvarač napona 1, spojen ulazom na izlazne terminale 2, 3 i napravljen u obliku polumostnog kola na tranzistorima 4, 5 i kondenzatorima 6, 7, u čije je izlazno kolo uključeno rezonantno kolo koje se sastoji od spojenih paralelno sa serijskim krugom na induktoru 8 i prvom kondenzatoru 9 i drugom kondenzatoru 10, izlaznom transformatoru 11, primarnog namotaja koji je spojen paralelno na kondenzator 9, a sekundarni namotaj je povezan preko ispravljača 12 i filtera 13 na izlaz ključnog tranzistorskog pretvarača napona spojenog na izlazne stezaljke, na koje je priključeno opterećenje 14, bazni lanci za generiranje struje napravljeni u obliku serije - spojeni bazni otpornici 15 i 16, 17, 18 i diode 19 i 20, a na dodatnim kondenzatorima 21 i 22 spojeni između zajedničke tačke otpornika 15, 16 i 17, 18 i slobodnih terminala dioda 19 i 20, blokada diode 23 i 24, ranžirni energetski terminali tranzistora 4 i 5, jedinica za kontrolu frekvencije 25, izrađena u obliku serijski spojenih čvorova za pretvaranje napona u otpor 26 i čvora za pretvaranje otpora u frekvenciju 27. Čvor 27 za pretvaranje otpora u frekvenciju sadrži parafazni multivibrator na četiri logička pretvarača 28, 29, 30, 31, treći kondenzator 32, četvrti kondenzator 33, dodatni transformator 34 i tri otpornika 35, 36, 37, a logički pretvarači su spojeni u paru u seriji, 28 sa 29 i 30 sa 31, treći kondenzator 32 je povezan između izlaza logičkog pretvarača 28 i ulaza logičkog pretvarača 30, četvrti kondenzator 33 je povezan između izlaza logičkog pretvarača 30 i ulaza logičkog pretvarača 30. logičkog pretvarača 28, prvi otpornik 35 povezan je paralelno sa izlazom čvora za konverziju napon-otpor 26, preko drugog otpornika 36 i trećeg otpornika 37 povezanih na ulaze, respektivno, logičkog pretvarača 28 i logičkog pretvarača 30 , izlazi logičkog pretvarača 29 i logičkog pretvarača 31 su povezani sa primarnim namotom 38 dodatnog transformatora 34, od kojih se sekundarni namotaji 39 i 40 koriste kao izlazi čvora 27 za pretvaranje otpora u frekvenciju i izlazi jedinice za kontrolu frekvencije 25 . Logički pretvarači 28, 29, 30, 31 mogu se izraditi, na primjer, na elementima 2I-NOT. Kao ulaz jedinice za kontrolu frekvencije 25 koristi se ulaz jedinice za konverziju napon-otpor 26, napravljen na dodatnom tranzistoru 41, čiji se izlaz koristi kao izlaz jedinice za konverziju napon-otpor 26, na varijabilnom otporniku 42, koji se koristi kao ulaz jedinice za konverziju napon-otpor 26, i četvrtom otporniku 43, spojenom između ulaza i izlaza jedinice za konverziju napon-otpor 26, i terminala za podešavanje promjenljivog otpornika 42 spojen je na bazu dodatnog tranzistora 41. Ulaz jedinice za kontrolu frekvencije 25 spojen je na opterećenje 14. Da bi se osiguralo pokretanje ključnog tranzistorskog pretvarača napona, 1 dodatni transformator 34 je opremljen sa početni namotaj 44, spojen na izlazno kolo ključnog tranzistorskog pretvarača 1 u seriji sa rezonantnim krugom. Parafazni multivibrator se napaja iz zasebnog izvora napajanja i iz referentnog izvora napona (elementi 45, 46) tako što se na njega dovodi napon sa izlaza ispravljača 12 ključnog tranzistorskog pretvarača napona 1 kroz kapacitivni filter 47. Otpornici 48, 49, 50, 51 postavljaju traženi način rada tranzistori 4 i 5. Rezonantno napajanje radi na sljedeći način. Kada je izvor napajanja uključen, pretvarač napona ključnog tranzistora 1 se pobuđuje zbog pozitivne povratne sprege početnog namotaja 44 dodatnog transformatora 34 i počinje stvarati niskofrekventne impulse. Na sekundarnom namotu izlaznog transformatora 11 pojavljuje se napon koji preko ispravljača 12 napaja mikrokolo na logičkim pretvaračima 28.31 parafaznog multivibratora. Multivibrator počinje generirati visokofrekventne impulse koji ulaze kroz transformator 34 u bazni strujni lanac tranzistora 4 i 5. Zahvaljujući formiranju bazne struje tranzistora 4 i 5 pretvarača 1 pomoću jedinice za kontrolu frekvencije 25 i lanaca za generiranje bazne struje (elementi 15.22), smanjenje gubitaka postiže se na tranzistorima 4 i 5 kada se preklope. U trenutku t 1 (slika 2), tranzistor 4 je uključen (uključen na nultom naponu). Sa takvim oštrim skokom bazne struje, gubici kada je tranzistor uključen su smanjeni. Tranzistor je uključen i zasićen za vrijeme t 1 t 2 . U ovom slučaju, bazna struja opada linearno na vrijednost i b min. na kojoj je tranzistor još uvijek zasićen. Sa vrijednošću i b, vrijeme apsorpcije t tranzistora kada je isključen bit će minimalno, što dovodi do smanjenja gubitaka kada je tranzistor isključen. Za vrijeme t 2 t 3, kada struja baze poprimi negativne vrijednosti, vrijeme isključivanja tranzistora zbog dodatnog smanjenja t trka. smanjuje, čime se smanjuju gubici toplote kada je tranzistor isključen. Dakle, zbog formiranja bazne struje tranzistora 4 i 5 posebnog oblika (slika 2), gubici se smanjuju i pri uključivanju i isključivanju tranzistora pretvarača 1. Kada je tranzistor 4 uključen, struja se smanjuje. u induktoru 8 počinje postepeno rasti. Ova struja je jednaka zbiru struje u primarnom namotu transformatora 11 i struje punjenja kondenzatora 9. Kada je napon na kondenzatoru 9 i primarnom namotu transformatora 11 jednak ulaznom naponu, pad napona na induktoru 8 će postaje nula, nakon čega energija pohranjena u induktoru 8 počinje puniti kondenzator 9. Nakon vremenskog intervala, koji je postavljen vlastitom rezonantnom frekvencijom kola, struja u induktoru 8 i, posljedično, u tranzistoru 4 će postati nula. Tada će struja kroz induktor 8 promijeniti smjer i kondenzator 9 počinje da se prazni, održavajući protok struje kroz diodu 23. U tom slučaju, tranzistor 4 se isključuje (prebacuje se na nultu struju). Rezonantni poluperiod kondenzatora 10 počinje nakon što se tranzistor 4 isključi i završava prije nego što se uključi tranzistor 5. Kada su oba tranzistora isključena, energija se prenosi sa induktora 8 na kondenzator 10. Kako se kondenzator 10 puni, napon uključen tranzistor 4 raste, a na tranzistoru 5 opada. Kada napon na tranzistoru 5 padne na nulu, on se uključuje bez gubitka, dok dioda 24 osigurava da se energija preostala u induktoru 8 vrati nazad na ulaz rezonantnog izvora napajanja. Sljedeći poluperiod je identičan prvom i počinje kada se isključi tranzistor 5. Sada će napon na tranzistoru 5 porasti, a napon na tranzistoru 4 će se smanjiti, a kada padne na nulu, tranzistor 4 se uključuje bez gubitka. Kao i kod drugih rezonantnih izvora napajanja, promjena radne frekvencije pretvarača 1 dovodi do promjene izlaznog napona, a radna frekvencija pretvarača 1 je veća od njegove rezonantne frekvencije, a radna tačka konverzije se nalazi na desni nagib rezonantne krive kola (slika 3) u njegovom ravnom preseku. Stabilizacija izlaznog napona se vrši dovođenjem napona negativne povratne sprege sa opterećenja 14 na blok za kontrolu frekvencije 25 i generisanjem kontrolnih impulsa u ovom bloku za tranzistore 4 i 5 pretvarača 17. U bloku za kontrolu frekvencije 25, napon se pretvara u otpor pomoću čvora 26, a zatim pretvara otpor u frekvenciju pomoću čvora 27. Modulacija frekvencije nastaje promjenom otpora otpornika 35, šantovanog tranzistorom 41. Otpornik 35 i kondenzatori 32, 33 i otpornici 36, 37 obavljaju funkciju vremenski elementi parafaznog multivibratora. Kada se izlazni napon smanji sa vrednosti U 0 na U 2 usled povećanja struje opterećenja, frekvencija parafaznog multivibratora opada sa vrednosti f 1 na vrednost f 3 (slika 3), dok izlazni napon od pretvarač 1 se povećava na vrijednost U 1 i smanjenje izlaznog napona je kompenzirani izvor. Tako će izlazni napon rezonantnog napajanja ostati nepromijenjen. Slično, izlazni napon se stabilizuje smanjenjem struje opterećenja. Na rezonantnoj (podešivačkoj) karakteristici (slika 3), radna tačka konverzije se pomera duž linije f 1, f 2, f 3: što je struja u opterećenju veća, radna tačka je bliža frekvenciji i vice obrnuto, što je niža struja u opterećenju, to je radna tačka bliža frekvenciji f 2 . Sa veoma velikim tačkama opterećenja ili kratkim spojevima u opterećenju, radna tačka konverzije se pomera ulevo iznad rezonantne frekvencije f p , smanjujući napon na skoro nulu (tačka f 4, slika 3). U ovom slučaju, zaštita od kratkih spojeva izvora napajanja provodi se bez upotrebe ikakvih dodatnih elemenata. Predloženi dizajn jedinice za kontrolu frekvencije, posebno njene jedinice za konverziju otpora u frekvenciju, vrlo je ekonomičan, jer karakteriše niska potrošnja energije. Dakle, ovaj pronalazak omogućava povećanje efikasnosti rezonantnog napajanja.

TVRDITI

1. Rezonantno napajanje koje sadrži ključni tranzistorski pretvarač napona, ulaz spojen na ulazne terminale i napravljen u obliku polumostnog kola, u čije je izlazno kolo spojeno rezonantno kolo koje se sastoji od serijskog spojenog kola paralelno na induktoru i prvom kondenzatoru i drugom kondenzatoru, a paralelno sa prvim Kondenzator je spojen na primarni namot izlaznog transformatora, čiji je sekundarni namotaj povezan preko ispravljača i filtera na izlaz ključa tranzistorski pretvarač napona, spojen na izlazne stezaljke, i jedinica za upravljanje frekvencijom, čiji su izlazi spojeni na upravljačke ulaze ključnog tranzistorskog pretvarača napona, čiji su energetski terminali tranzistora šantovani blokirnim diodama, karakterizirana time da jedinica za kontrolu frekvencije izrađena je u obliku serijski povezane jedinice za konverziju napona u otpor i jedinice za konverziju otpora u frekvenciju; bipolarni tranzistori se koriste kao tranzistori ključnog tranzistorskog pretvarača napona, čiji su bazni krugovi opremljen baznim lancima za generiranje struje napravljenim u obliku serijski spojena dva bazna otpornika i diode i na dodatnom kondenzatoru spojenom između zajedničke tačke baznih otpornika i slobodnih terminala diode, dok su upravljački ulazi tranzistora kroz odgovarajući lanci generisanja bazne struje su povezani na odgovarajuće upravljačke ulaze ključnog tranzistorskog pretvarača napona, a jedinica za konverziju otpora u frekvenciju je napravljena u obliku parafaznog multivibratora na četiri logička pretvarača, trećem i četvrtom kondenzatoru, na dodatnom transformatoru i tri otpornika, a logički pretvarači su spojeni u parovima serijski, prvi sa drugim i treći sa četvrtim, treći kondenzator je spojen između izlaza prvog i ulaza trećeg logičkih pretvarača, a četvrti kondenzator je povezan između izlaza trećeg i ulaza prvog logičkog pretvarača, prvi otpornik je povezan paralelno sa izlazom jedinice za konverziju napon-otpor, preko drugog i trećeg otpornika spojeni na ulaze prvog, odnosno trećeg logičkog pretvarača, izlazi drugog i četvrtog logičkog pretvarača su povezani na primarni namotaj dodatnog transformatora, čija se dva sekundarna namota koriste kao izlazi otpora na - jedinica za konverziju frekvencije i izlazi jedinice za upravljanje frekvencijom, ulaz za koji se koristi ulaz jedinice za konverziju napon-otpor spojene na izlazne stezaljke. 2. Izvor napajanja prema zahtjevu 1, naznačen time, što je jedinica za konverziju napon-otpor napravljena od dodatnog tranzistora, čiji se izlaz koristi kao izlaz jedinice za konverziju napon-otpor, promjenjivi otpornik. koristi se kao ulaz jedinice za konverziju napon-otpor, a četvrti otpornik spojen između ulaza i izlaza jedinice za konverziju napon-otpor, a terminal za podešavanje promjenjivog otpornika spojen je na bazu dodatni tranzistor. 3. Napajanje prema zahtjevima 1 i 2, naznačeno time što su logički pretvarači izrađeni na 2I-NOT elementima. 4. Izvor napajanja prema zahtjevu 1 3, naznačen time, što je dodatni transformator opremljen početnim namotajem povezanim na izlazno kolo ključnog tranzistorskog pretvarača napona u seriji sa rezonantnim kolom.

65 nanometara je sljedeći cilj zelenogradske fabrike Angstrem-T, koja će koštati 300-350 miliona eura. Kompanija je već podnela zahtev za povlašćeni kredit za modernizaciju proizvodnih tehnologija Vnešekonombanci (VEB), izvestile su ove nedelje Vedomosti pozivajući se na predsednika odbora direktora fabrike Leonida Reimana. Sada se Angstrem-T priprema za pokretanje proizvodne linije za mikro kola sa 90nm topologijom. Otplata po prethodnom VEB-ovom kreditu, za koji je kupljen, počeće sredinom 2017. godine.

Peking srušio Wall Street

Ključni američki indeksi obilježili su prve dane Nove godine rekordnim padom; milijarder George Soros već je upozorio da se svijet suočava s ponavljanjem krize iz 2008. godine.

Prvi ruski potrošački procesor Baikal-T1, po cijeni od 60 dolara, pušta se u masovnu proizvodnju

Kompanija Baikal Electronics obećava da će početkom 2016. godine lansirati u industrijsku proizvodnju ruski procesor Baikal-T1 koji košta oko 60 dolara. Uređaji će biti traženi ako vlada stvori tu potražnju, kažu učesnici na tržištu.

MTS i Ericsson će zajedno razvijati i implementirati 5G u Rusiji

Mobile TeleSystems PJSC i Ericsson sklopili su sporazume o saradnji u razvoju i implementaciji 5G tehnologije u Rusiji. U pilot projektima, uključujući i Svjetsko prvenstvo 2018., MTS namjerava testirati razvoj švedskog dobavljača. Operater će početkom sljedeće godine započeti dijalog sa Ministarstvom telekomunikacija i masovnih komunikacija o formiranju tehničkih zahtjeva za petu generaciju mobilnih komunikacija.

Sergej Čemezov: Rostec je već jedna od deset najvećih inženjerskih korporacija na svetu

Šef Rosteca Sergej Čemezov je u intervjuu za RBC odgovorio na goruća pitanja: o sistemu Platon, problemima i perspektivama AVTOVAZ-a, interesima Državne korporacije u farmaceutskom biznisu, govorio je o međunarodnoj saradnji u kontekstu sankcija. pritisak, supstitucija uvoza, reorganizacija, strategija razvoja i nove prilike u teškim vremenima.

Rostec se „ograđuje“ i zadire u lovorike Samsunga i General Electrica

Nadzorni odbor Rosteca odobrio je „Strategiju razvoja do 2025. godine“. Glavni ciljevi su povećati udio visokotehnoloških civilnih proizvoda i sustići General Electric i Samsung u ključnim finansijskim pokazateljima.

Opisani uređaj pruža izuzetno visoku efikasnost konverzije, omogućava regulaciju izlaznog napona i njegovu stabilizaciju, te stabilno radi pri promjeni snage opterećenja. Ovaj tip pretvarača je zanimljiv i nezasluženo malo rasprostranjen - kvazi-rezonantni, koji je u velikoj mjeri oslobođen nedostataka drugih popularnih kola. Ideja ​​stvaranja ovakvog pretvarača nije nova, ali je praktična implementacija postala izvodljiva relativno nedavno, nakon pojave moćnih visokonaponskih tranzistora koji omogućavaju značajnu impulsnu kolektorsku struju pri naponu zasićenja od oko 1,5 V. Glavna karakteristika Odlika i glavna prednost ovog tipa izvora napajanja je visoka efikasnost pretvarača napona, koja dostiže 97...98% bez uzimanja u obzir gubitaka na ispravljaču sekundarnog kola, koji su uglavnom određeni strujom opterećenja.

Kvazirezonantni pretvarač se razlikuje od konvencionalnog impulsnog pretvarača, u kojem je do trenutka zatvaranja komutacijskih tranzistori struja koja teče kroz njih maksimalna, a kvazirezonantni se razlikuje po tome što se u trenutku zatvaranja tranzistori njihova kolektorska struja je blizu nule. Štoviše, smanjenje struje u trenutku zatvaranja osiguravaju reaktivni elementi uređaja. Razlikuje se od rezonantnog po tome što frekvencija konverzije nije određena rezonantnom frekvencijom opterećenja kolektora. Zahvaljujući tome, moguće je regulisati izlazni napon promenom frekvencije konverzije i ostvariti stabilizaciju ovog napona. Budući da do trenutka zatvaranja tranzistora reaktivni elementi smanjuju struju kolektora na minimum, bazna struja će također biti minimalna i stoga se vrijeme zatvaranja tranzistora smanjuje na vrijednost njegovog vremena otvaranja. Time je potpuno eliminisan problem prolazne struje koji se javlja prilikom prebacivanja. Na sl. Slika 4.22 prikazuje shematski dijagram samooscilirajućeg nestabiliziranog napajanja.

Glavne tehničke karakteristike:

Ukupna efikasnost jedinice, %................................................ .........................92;

Izlazni napon, V, sa otporom opterećenja od 8 Ohma....... 18;

Radna frekvencija pretvarača, kHz................................................20;

Maksimalna izlazna snaga, W.................................................. ......55;

Maksimalna amplituda talasa izlaznog napona sa radnom frekvencijom, V

Glavni udio gubitaka snage u jedinici otpada na zagrijavanje ispravljačkih dioda sekundarnog kola, a efikasnost samog pretvarača je takva da nema potrebe za hladnjakom za tranzistore. Gubitak snage na svakom od njih je ne prelazi 0,4 W. Posebna selekcija tranzistora prema bilo kojim parametrima takođe nije potrebna.Kada je izlaz kratko spojen ili je prekoračena maksimalna izlazna snaga, proizvodnja se prekida, štiteći tranzistore od pregrijavanja i kvara.

Filter, koji se sastoji od kondenzatora C1...SZ i induktora LI, L2, dizajniran je za zaštitu mreže napajanja od visokofrekventnih smetnji iz pretvarača. Autogenerator se pokreće krugom R4, C6 i kondenzatorom C5. Generiranje oscilacija nastaje kao rezultat djelovanja pozitivne povratne sprege kroz transformator T1, a njihova frekvencija je određena induktivnošću primarnog namotaja ovog transformatora i otporom otpornika R3 (kako otpor raste, frekvencija raste).

Prigušnice LI, L2 i transformator T1 su namotane na identična prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 od 2000NM ferita. Namotaji induktora se izvode istovremeno, "u dvije žice", pomoću žice PELSHO-0,25; broj zavoja - 20. Namotaj I TI transformatora sadrži 200 namotaja žice PEV-2-0,1, namotane na veliko, ravnomjerno oko cijelog prstena. Namotaji II i III su namotani "u dvije žice" - 4 zavoja žice PELSHO-0,25; namotaj IV je zavoj iste žice. Za transformator T2 korišteno je prstenasto magnetno jezgro K28x16x9 od 3000NN ferita. Namotaj I sadrži 130 zavoja žice PELI10-0,25, položenih zavoj do zavoja. Namotaji II i III - 25 zavoja žice PELSHO-0,56 svaki; namotavanje - "u dvije žice", ravnomjerno oko prstena.

Prigušnica L3 sadrži 20 zavoja PELI10-0,25 žice, namotane na dva sklopljena prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 od 2000NM ferita. Diode VD7, VD8 moraju se instalirati na hladnjake sa površinom raspršivanja od najmanje 2 cm2 svaka.

Opisani uređaj je dizajniran za korištenje u kombinaciji sa analognim stabilizatorima za različite vrijednosti napona, tako da nije bilo potrebe za dubokim suzbijanjem talasanja na izlazu jedinice. Ripple se može smanjiti na potreban nivo upotrebom LC filtera koji su uobičajeni u takvim slučajevima, kao što je, na primjer, u drugoj verziji ovog pretvarača sa sljedećim osnovnim tehničkim karakteristikama:

Nazivni izlazni napon, V ................................................. ...... 5,

Maksimalna izlazna struja, A................................................. ...... ......... 2;

Maksimalna amplituda pulsiranja, mV........................................50 ;

Promjena izlaznog napona, mV, ne više, kada se promijeni struja opterećenja

od 0,5 do 2 A i mrežni napon od 190 do 250 V........................150;

Maksimalna frekvencija konverzije, kHz.................................. 20.

Krug stabiliziranog napajanja zasnovanog na kvazirezonantnom pretvaraču prikazan je na Sl. 4.23.

Izlazni napon se stabilizuje odgovarajućom promjenom radne frekvencije pretvarača. Kao iu prethodnom bloku, snažni tranzistori VT1 i VT2 ne trebaju hladnjake. Simetrično upravljanje ovim tranzistorima je implementirano pomoću posebnog glavnog generatora impulsa sastavljenog na DDI čipu. Okidač DD1.1 radi u samom generatoru.

Impulsi imaju konstantno trajanje određeno krugom R7, C12. Period se mijenja OS sklopom, koji uključuje optospojler U1, tako da se napon na izlazu jedinice održava konstantnim. Minimalni period je postavljen krugom R8, C13. Okidač DDI.2 dijeli frekvenciju ponavljanja ovih impulsa sa dva, a napon pravokutnog talasa se dovodi sa direktnog izlaza na tranzistorsko strujno pojačalo VT4, VT5. Zatim se strujno pojačani upravljački impulsi diferenciraju po krugu R2, C7, a zatim, već skraćeni na trajanje od približno 1 μs, ulaze kroz transformator T1 u osnovni krug tranzistora VT1, VT2 pretvarača. Ovi kratki impulsi služe samo za prebacivanje tranzistora - zatvaranje jednog od njih i otvaranje drugog.

Osim toga, glavna snaga generatora pobude troši se samo pri prebacivanju moćnih tranzistora, tako da je prosječna struja koju troši mala i ne prelazi 3 mA, uzimajući u obzir struju zener diode VD5. To mu omogućava da se napaja direktno iz primarne mreže preko otpornika za gašenje R1. Tranzistor VT3 je pojačavač napona upravljačkog signala, kao u kompenzacijskom stabilizatoru. Koeficijent stabilizacije izlaznog napona bloka je direktno proporcionalan koeficijentu prijenosa statičke struje ovog tranzistora.

Upotreba tranzistorskog optokaplera U1 osigurava pouzdanu galvansku izolaciju sekundarnog kola od mreže i visoku otpornost na buku na kontrolnom ulazu glavnog oscilatora. Nakon sljedećeg prebacivanja tranzistora VT1, VT2, kondenzator SY počinje da se puni i napon na bazi tranzistora VT3 počinje rasti, povećava se i struja kolektora. Kao rezultat, otvara se tranzistor optokaplera, održavajući kondenzator glavnog oscilatora C13 u ispražnjenom stanju. Nakon što su ispravljačke diode VD8, VD9 zatvorene, kondenzator SY počinje da se prazni do opterećenja i napon na njemu opada. Tranzistor VT3 se zatvara, zbog čega se kondenzator C13 počinje puniti kroz otpornik R8. Čim se kondenzator napuni na prekidački napon okidača DD1.1, na njegovom direktnom izlazu će se uspostaviti visoki naponski nivo. U ovom trenutku dolazi do sljedećeg prebacivanja tranzistora VT1, VT2, kao i pražnjenja SI kondenzatora kroz otvoreni tranzistor optokaplera.

Počinje sljedeći proces punjenja kondenzatora SY, a okidač DD1.1 nakon 3...4 μs će se ponovo vratiti u nulto stanje zbog male vremenske konstante kruga R7, C12, nakon čega se cijeli ciklus upravljanja završava. ponavlja se, bez obzira na to koji je od tranzistora VT1 ili VT2 - otvoren tokom tekućeg poluvremena. Kada je izvor uključen, u početnom trenutku, kada je kondenzator SY potpuno ispražnjen, nema struje kroz LED optokaplera, frekvencija generiranja je maksimalna i određena je uglavnom vremenskom konstantom kola R8, C13 ( vremenska konstanta kola R7, C12 je nekoliko puta manja). Sa ocjenama ovih elemenata prikazanim na dijagramu, ova frekvencija će biti oko 40 kHz, a nakon što se podijeli sa okidačem DDI.2 - 20 kHz. Nakon punjenja kondenzatora SY na radni napon ulazi u rad petlja za stabilizaciju OS na elementima VD10, VT3, U1, nakon čega će frekvencija konverzije već ovisiti o ulaznom naponu i struji opterećenja. Fluktuacije napona na kondenzatoru SY su uglađene filterom L4, C9. Prigušnice LI, L2 i L3 su iste kao u prethodnom bloku.

Transformator T1 je napravljen na dva prstenasta magnetna jezgra K12x8x3 presavijena od 2000NM ferita. Primarni namotaj je ravnomjerno namotan po cijelom prstenu i sadrži 320 zavoja žice PEV-2-0,08. Namotaji II i III sadrže po 40 zavoja žice PEL1110-0,15; namotane su “u dvije žice”. Namotaj IV se sastoji od 8 zavoja PELSHO-0,25 žice. Transformator T2 je izrađen na prstenastom magnetnom jezgru K28x16x9 od 3000NN ferita. Namotavanje I - 120 zavoja žice PELSHO-0,15, a II i III - 6 zavoja žice PEL1110-0,56, namotane "u dvije žice". Umjesto PELSHO žice, možete koristiti žicu PEV-2 odgovarajućeg promjera, ali u ovom slučaju između namotaja je potrebno položiti dva ili tri sloja lakirane tkanine.

Prigušnica L4 sadrži 25 zavoja žice PEV-2-0,56, namotane na prstenasto magnetno jezgro K12x6x4,5 od 100NNH1 ferita. Pogodan je i bilo koji gotov induktor s induktivnošću od 30...60 μH za struju zasićenja od najmanje 3 A i radnom frekvencijom od 20 kHz. Svi fiksni otpornici su MJIT. Otpornik R4 - prilagođen, bilo koje vrste. Kondenzatori C1...C4, C8 - K73-17, C5, C6, C9, SY - K50-24, ostatak - KM-6. KS212K zener dioda može se zamijeniti sa KS212Zh ili KS512A. Diode VD8, VD9 moraju se ugraditi na radijatore s površinom raspršivanja od najmanje 20 cm2 svaki. Efikasnost oba bloka može se povećati ako se umjesto dioda KD213A koriste Schottky diode, na primjer, bilo koja iz serije KD2997. U ovom slučaju, hladnjaci za diode neće biti potrebni.

Princip ostvarivanja sekundarne energije korištenjem dodatnih uređaja koji osiguravaju struju u strujnim krugovima se već dugo koristi u većini električnih uređaja. Ovi uređaji su izvori napajanja. Služe za pretvaranje napona na potreban nivo. PSU mogu biti ugrađeni ili zasebni elementi. Postoje dva principa za pretvaranje električne energije. Prvi se zasniva na upotrebi analognih transformatora, a drugi na upotrebi prekidačkih izvora napajanja. Razlika između ovih principa je prilično velika, ali je, nažalost, ne razumiju svi. U ovom članku ćemo shvatiti kako funkcionira sklopno napajanje i po čemu se toliko razlikuje od analognog. Hajde da počnemo. Idi!

Transformatorska napajanja su se prva pojavila. Njihov princip rada je da mijenjaju naponsku strukturu pomoću energetskog transformatora koji je priključen na mrežu od 220 V. Tu se smanjuje amplituda sinusnog harmonika koji se dalje šalje u ispravljački uređaj. Zatim se napon izravnava paralelno povezanim kondenzatorom, koji se bira prema dozvoljenoj snazi. Regulacija napona na izlaznim stezaljkama se osigurava promjenom položaja trim otpornika.

Sada pređimo na impulsna napajanja. Pojavili su se nešto kasnije, međutim, odmah su stekli značajnu popularnost zbog niza pozitivnih osobina, i to:

• Dostupnost ambalaže;
• Pouzdanost;
• Mogućnost proširenja radnog opsega za izlazne napone.

Svi uređaji koji uključuju princip impulsnog napajanja praktički se ne razlikuju jedan od drugog.

Elementi impulsnog napajanja su:

• Linearno napajanje;
• Napajanje u stanju pripravnosti;
• Generator (ZPI, kontrola);
• Ključni tranzistor;
• Optocoupler;
• Upravljački krugovi.

Za odabir napajanja sa određenim skupom parametara, koristite web stranicu ChipHunt.

Hajde da konačno shvatimo kako funkcioniše prekidačko napajanje. Koristi principe interakcije između elemenata inverterskog kruga i zahvaljujući tome se postiže stabilizirani napon.

Prvo, ispravljač prima normalni napon od 220 V, a zatim se amplituda izravnava pomoću kapacitivnih filterskih kondenzatora. Nakon toga, prolazne sinusoide se ispravljaju izlaznim diodnim mostom. Tada se sinusoidi pretvaraju u visokofrekventne impulse. Pretvorba se može izvesti ili sa galvanskim odvajanjem mreže napajanja od izlaznih kola, ili bez takve izolacije.

Ako je napajanje galvanski izolirano, tada se visokofrekventni signali šalju u transformator, koji vrši galvansku izolaciju. Da bi se povećala efikasnost transformatora, frekvencija se povećava.

Rad impulsnog napajanja zasniva se na interakciji tri lanca:

• PWM kontroler (kontrolira konverziju modulacije širine impulsa);
• Kaskada strujnih prekidača (sastoji se od tranzistora koji se uključuju prema jednom od tri kola: most, polumost, sa srednjom tačkom);
• Impulsni transformator (ima primarni i sekundarni namotaj, koji su montirani oko magnetnog jezgra).

Ako je napajanje bez razdvajanja, onda se visokofrekventni izolacijski transformator ne koristi, a signal se dovodi direktno u niskopropusni filtar.

Uspoređujući prekidačka napajanja s analognim, možete vidjeti očigledne prednosti prvog. UPS-ovi imaju manju težinu, dok je njihova efikasnost znatno veća. Imaju širi raspon napona napajanja i ugrađenu zaštitu. Cijena takvih izvora napajanja je obično niža.

Nedostaci uključuju prisustvo visokofrekventnih smetnji i ograničenja snage (i pri visokim i pri niskim opterećenjima).

Možete provjeriti UPS pomoću obične žarulje sa žarnom niti. Imajte na umu da lampu ne biste trebali spajati u otvor na daljinskom tranzistoru, jer primarni namotaj nije dizajniran da propušta jednosmjernu struju, tako da ni pod kojim okolnostima ne smije biti dopušteno da prođe.

Ako lampica svijetli, napajanje radi normalno, ali ako ne svijetli, napajanje ne radi. Kratak bljesak označava da je UPS zaključan odmah nakon pokretanja. Vrlo jak sjaj ukazuje na nedostatak stabilizacije izlaznog napona.

Sada ćete znati na čemu se zasniva princip rada prekidačkih i konvencionalnih analognih izvora napajanja. Svaki od njih ima svoje strukturne i operativne karakteristike koje treba razumjeti. Također možete provjeriti performanse UPS-a pomoću obične žarulje sa žarnom niti. Napišite u komentarima da li vam je ovaj članak bio koristan i postavite bilo kakva pitanja o temi o kojoj se raspravlja.