17.3 Повышающий широтно-импульсный преобразователь с инверсией

Этот тип преобразователя называется также преобразователем с параллельным индуктивным накопителем. Такое название обусловлено схемой включения реактора (рисунок 17.3,b). Реактор L накапливает энергию при включенном состоянии ключа S, передает ее в нагрузку .

Рисунок 17.5 - Повышающий широтно-импульсный преобразователь с инверсией выходного напряжения- a, диаграмма его работы - b

Диаграммы токов и напряжений в схеме представлены на рисунке 17.5,b. При включенном ключе (интервал I) к реактору L приложено напряжение Е и он накапливает энергию за счет протекания тока . Длительность этого интервала соответствует времени включенного состояния ключа. При выключении ключа диодVD переходит в проводящее состояние и энергия реактора поступает в нагрузку (интервал II). Длительность интервала II соответствует времени выключенного состояния ключа . Принимая ключ S, источник E и реактор идеальными, а сопротивление нагрузки малым, составим уравнения

для I-го интервала

, (17.10)

иII –го интервала

. (17.11)

Учитывая, что изменение тока происходит по линейному закону, уравнения можно переписать в виде

, (17.12)

. (17.13)

Из этих уравнений следует, что , в соответствии с этим выражением регулировочная характеристика имеет вид показанный на рисунке 17.6,III.

Рисунок 17.6 - Регулировочные характеристики импульсных преобразователей: понижающего - I, повышающего –II, повышающего с инверсией –III

В повышающих преобразователях амплитуда импульса напряжения на нагрузке стремится к бесконечности, но следует отметить, что в реальных схемах потери мощности ограничивают выходное напряжение, но не устраняют опасность выхода из строя элементов под воздействием повышенного напряжения. Неблагоприятным в этом отношении является режим холостого хода, когда нагрузка отсутствует.

Для уменьшения пульсаций в схемах повышающих преобразователей параллельно нагрузке включают емкостный фильтр.

Промышленность выпускает преобразователи постоянного напряжения (конверторы, их еще называют преобразователи DC/DC) различного назначения. Они отличаются по мощности, максимальному напряжению, силовой схемой и схемой управления. Маломощные преобразователи порядка нескольких десятков ватт выпускается в интегральном исполнении. Вот данные одной из последних разработок фирмы Analog Devise. Преобразователь построен по схеме ШИМ - регулятора с постоянной частотой преобразования и обеспечивает ток нагрузки до 2.5 А. Микросхема имеет силовой MOSFET-транзистор с сопротивлением канала 150 мОм, что позволяет достичь КПД более 95%. Выходное напряжение регулируется от 0.8 до 30 В, это дает возможность использовать данную микросхему для питания микропроцессоров и для получения стандартных напряжений от 3.3 до 30 В. Преобразователь снабжен функцией плавного запуска с программируемой длительностью, тепловой защитой и имеет опцию отключения при понижении входного напряжения. Микросхема заключена в корпус с теплоотводящим основанием.