Летняя практика / Преобразователи напряжения / Безындуктивные преобразователи

Рис. 3. Инвертирующая топология

Уравнение Кирхгофа для этой цепи

S1 и S3 разомкнуты. Конденсаторы

выглядит следующим образом:

С1 и С2 подключаются параллельно

и не связаны с входным источником.

VDC + VC1 – VC2 = 0.

Из рассмотренных примеров следует,

что любой из описанных выше режимов

Отсюда получаем:

работы можно реализовать путем изме-

Рис. 4. Схема выходного каскада делителя

нения временной диаграммы работы

напряжения

VC2 = VOUT = VDC + VC1 = 2VDC.

коммутирующих ключей и выбора вир-

понижающий контроллер, в выходном

туальной земли выходного напряжения.

При топологии, показанной на рисун-

Это обстоятельство позволяет создать

каскаде которого используется сглажи-

ке 1, источник напряжения VDC непо-

повышающе-понижающие БП, а также

вающий фильтр с дросселем, как и в тра-

средственно связан с нагрузкой. Если

использовать один и тот же контроллер

диционном DC/DC-преобразователе

по каким-либо причинам желательно

БП для работы в разных режимах.

(о тсю д а и т е р м и н «г и б р и д н ы й »

избежать этой связи, можно исполь-

Например, компания Analog Devices

в названии контроллера). Однако

ки

зовать другую топологию, показанную

относительно недавно разработала

величина индуктивности дроссе -

и

на рисунке 2. В ней используются два

нерегулируемый (без обратной связи

ля невелика – всего лишь 2 мкГн при

«плавающих» конденсатора С1 и С2.

по напряжению) контроллер LTC7820,

выходном токе до 20 А. В традиционном

В фазе заряда замкнуты ключи S1–S4

который в зависимости от входного

DC/DC-преобразователе при таком токе

(см. рис. 2а), ключи S5–S7 разомкнуты,

напряжения работает либо в режиме

потребовался бы дроссель существен-

И

конденсаторы С1 и С2 при такой комму-

делителя 1:2, либо в режиме инвертора,

но большей величины. Рабочая часто-

с

ч то

тации соединены параллельно и заряжа-

либо как удвоитель входного напря-

та контроллера находится в пределах

ются от сети до напряжения VDC. В фазе

жения. В результате диапазон входных

200–1500 кГц

ни

разряда ключи S1–S4 размыкаются,

напряжений изменяется в широких пре-

Заметим, что в регулируемых кон-

и

замыкаются ключи S5–S7, и схема при-

делах 6–72 В. Кроме того, в широком диа-

троллерах и преобразователях регу-

обретает вид, показанный на рисунке 2б.

пазоне 100–1000 кГц может изменяться

лирование напряжения достигается

танимодули я

Конденсаторы С1 и С2, каждый из кото-

и рабочая частота. Поскольку контрол-

за счет контроля заряда «плавающего»

рых заряжен до напряжения сети VDC,

лер LTC7820 не имеет обратной связи

конденсатора в фазе заряда. Величи-

соединяются последовательно, их

по напряжению, выходное напряжение

на напряжения на этом конденсаторе

напряжения суммируются. Эти конден-

зависит от входного.

регулируется путем изменения дли-

п

саторы подключаются параллельно СOUT

Еще одной любопытной разработкой

тельности открытия одного или двух

и заряжают его до напряжения 2VDC.

этой же компании является регулируе-

ключей, через которые происходит

На рисунке 3 показана инвертирую-

мый контроллер LTC7820 с обратной

заряд конденсатора от первичного

щая топология БП. Схема крайне проста:

связью по напряжению. Это гибридный

источника питания. Время заряда

43

в фазе заряда замкнуты ключи S1 и S3,

при этом конденсатор С1 заряжается

до напряжения сети VDC. В фазе раз-

ряда замкнуты ключи S2 и S4, а ключи

S1 и S3 разомкнуты. При этом конденса-

торы С1 и С2 образуют параллельную,

не связанную с входной сетью цепочку,

что позволяет подключить положитель-

но заряженную обкладку конденсатора

к земляной шине. Таким образом, обе-

спечивается равенство VOUT = –VDC.

На рисунке 4 показана схема выход-

ного каскада делителя напряжения.

В фазе заряда замкнуты ключи S1 и S3,

а ключи S2 и S4 разомкнуты; при этом

конденсаторы С1 и С2 подключены

последовательно к сети VDC. В фазе раз-

ряда замкнуты ключи S2 и S3, а ключи

Рис. 5. Зависимость КПД решения от тока зарядки