5.5 Порівняльний аналіз двотактних та однотактних перетворювачів

Нині застосовують усі розглянуті перетворювачі: ДПН, ОПНП, ОПНЗ. Критерії, згідно з якими можна було б віддати перевагу одному з перетворювачів відсутні. Області їх доцільного використання у залежності від напруги і потужності навантаження можна визначити, користуючись рисунком 5.10 [14].

Рисунок 5.10 – Порівняння ДПН, ОПНП, ОПНЗ

Як видно з рисунка, в області напруг та потужностей до 1000 В і 1000 Вт доцільно використовувати ОПНЗ та ОПНП. Пояснюється це тим, що ці перетворювачі не критичні до зміни тривалості імпульсів керування. При збільшенні частоти перетворення внаслідок значного часу розсмоктування надлишкових зарядів і його нестабільності може виявитися, що в ДПН будуть відкритими обидва силових транзистора. Це веде до короткого замикання обмотки трансформатора. Тому ДПН використовуються при струмах в десятки ампер. В цьому випадку виправдано ускладнення схем керування для відстеження і зменшення миттєвих значень струмів.

Струми в ОПНП та ОПНЗ при рівних потужностях у 2...4 рази більші, ніж в ДПН. Тому може виявитися, що для ОПНП та ОПНЗ при потужності понад 1000 Вт буде відсутня необхідна елементна база.

Використання ОПНЗ при потужностях 1...100 Вт доцільно завдяки відсутності дроселя, який є в ОПНП. А при малій потужності зменшення маси та розмірів перетворювачів є особливо актуальним.

Дані рисунка добре узгоджуються з практикою використання перетворювачів. Так, наприклад, у телевізорах для отримання напруги в сотні вольт і Вт використовують ОПНЗ.

З розробкою потужних високочастотних транзисторів і діодів, а також більш досконалих конденсаторів та магнітних матеріалів характеристики перетворювачів будуть зміщатися в область більшої напруги та потужності.

5.6 Резонансні перетворювачі

5.6.1 Причини розробки резонансних перетворювачів

На відміну від розглянутих перетворювачів, які мають прямокутну (розривну) форму струмів та напруг, у резонансному перетворювачі (РП) на випрямляч надходить напруга синусоїдальної форми або близької до неї [8, 13, 14]. Перемикання силових транзисторів відбувається в моменти часу, коли струми в них не протікають. Наявність LC-елементів у резонансних перетворювачах, які працюють в режимі резонансу, і вибір моментів комутації дозволяє:

зменшити втрати потужності, що виникають через комутаційні процеси;

збільшити частоту перетворення;

зменшити масу та розміри пристроїв, завдяки спрощенню фільтра вихідної напруги і фільтрів, які встановлюють на вході та виході перетворювача. Менш жорсткі вимоги до фільтрації обумовлені тим, що в резонансних перетворювачах спектри напруг займають менші смуги, ніж у імпульсних.

При великій кількості схемних рішень РП їх загальна ознака полягає в наявності паралельного або послідовного контуру (послідовний використовується частіше), який періодично підключається до джерела живлення.

Недолік резонансних перетворювачів полягає у великих значення напруг та струмів у їх ланцюгах при резонансі.

Коливальні контури можуть бути увімкнені в будь-який із розглянутих перетворювачів: ДПН, ОПНП, ОПНЗ.

За способом передачі енергії до навантаження перетворювачі ділять на дві групи: перетворювачі з резонансним обміном енергії між джерелом живлення та навантаженням і перетворювачі з односпрямованою передачею енергії до навантаження.