Импульсные преобразователи
.pdf105
2.Вольт-амперную характеристику диода также будем считать кусочно-
линейной (рис. 10.10). Величина U 0 определяет пороговое напряжение, при котором появляется заметный ток диода. Сопротивление диода в открытом состоянии равно RD .
3.Примем, что индуктивность дросселя бесконечна. Это означает, что ток в
ключе и диоде, когда они открыты, постоянный.
Учитывая принятые допущения, определим потери в понижающем импульсном регуляторе. Они складываются из потерь на электропроводность и потерь на переключение.
Pоткр = Rкл DI н2 + IнU0 (1 − D) + RD Iн2 (1 − D) + Rдр Iн2 .
В последнем выражении I н – ток нагрузки.
Потери на переключение равны средней мощности, рассеиваемой в ключе за время его включения и выключения. Аналитическая оценка потерь на переключение связана с большими трудностями, поскольку кривые токов и напряжений при замыкании и размыкании ключа имеют сложную форму. Примем, что ток при замыкании и размыкании ключа изменяется линейно. При этом допущении потери на переключение, равные средней мощности, рассеиваемой в ключе,
|
1 t 2 |
1 t 4 |
1 |
Uвх Iн (tвкл + tвыкл ) . |
||
Pпер = |
|
tò1Uвх iн dt + |
|
tò3Uвх iн dt = |
|
|
T |
T |
2T |
||||
Полученные выражения показывают, что потери понижающего импульсного регулятора меньше, если коэффициент заполнения импульсов близок к единице.
Аналогичным образом можно оценить потери в повышающем импульсном регуляторе.
6. Выводы
1. Источники вторичного электропитания, построенные по традиционной схеме (трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр и стабилизатор) рассеивают значительную мощность, имеют большие массу и габариты, малый КПД.
2. Значительно больший КПД обеспечивают импульсные источники, в которых регулирующим элементом является коммутатор (ключ), который переключается с определенным периодом повторения
Т .
106
3. Основными компонентами импульсных источников питания являются элементы, имеющие малые потери – дроссели, конденсаторы, управляемые ключи и трансформаторы.
4. Импульсные источники вторичного электропитания работают на частотах в десятки и сотни килогерц. Это дало возможность значительно уменьшить размеры и массу трансформаторов и сглаживающих фильтров.