Гончаров А. Начальная школа построения импульсных dc/dc преобразователей

Подождите немного. Документ загружается.

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: êîìïîíåíòû äëÿ ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè

«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹1’ 2003

ÏÅÐÅÕÎÄÈÌ Â ÒÐÅÒÈÉ ÊËÀÑÑ

Â «ïåðâîì è âòîðîì» êëàññàõ

(ñì. «ÝÊ» ¹6 è ¹7 çà 2002 ãîä) ìû

ðàññìàòðèâàëè íåêîòîðûå îñíîâû

ïîñòðîåíèÿ î÷åíü âàæíîé äëÿ ýíåðãå-

òè÷åñêîé ýëåêòðîíèêè ñõåìû  îäè-

íàðíîãî (îäèíî÷íîãî) îäíîòàêòíîãî

ïðÿìîõîäîâîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ

(ÎÏÏ).

Ñðàçó íóæíî çàìåòèòü  ìàëåíü-

êèå îøèáêè ïðè ðàññìîòðåíèè î÷åíü

áîëüøèõ è âàæíûõ âîïðîñîâ èíîãäà

ñëó÷àþòñÿ. Âîò è ïîäïèñè ïîä ðèñóí-

êàìè 6 è 7 («ïåðâûé êëàññ») äîëæíû

áûòü ñîâñåì äðóãèìè  «Äèàãðàììû

òîêîâ è íàïðÿæåíèé â ýëåìåíòàõ

ÎÏÏ ñ íåðàçðûâíûì òîêîì äðîññå-

ëÿ» è «Äèàãðàììû òîêîâ è íàïðÿæå-

íèé â ýëåìåíòàõ ÎÏÏ ñ ðàçðûâíûì

òîêîì äðîññåëÿ» ñîîòâåòñòâåííî.

Äà è ðàññóæäåíèÿ çàìó÷èëè  êàê

ïðàâèëüíî îäèíî÷íûé èëè îäèíàð-

íûé? Äåëî â òîì, ÷òî àâòîð ïðèãîòî-

âèë äëÿ äàëüíåéøåãî ðàññìîòðåíèÿ

(îïÿòü æå, ïîêóïàéòå âñå íîìåðà æóð-

íàëà!) èíòåðåñíûå ñõåìû, ïîñòðîåí-

íûå íà êîìáèíàöèè äâóõ ïðåîáðàçî-

âàòåëåé. È åñëè ýòî áóäóò «äâîéíûå»

ïðåîáðàçîâàòåëè  òîãäà óäîáåí òåð-

ìèí «îäèíî÷íûé», íî ñêîðåå âñåãî àâ-

òîð îñòàíîâèòñÿ íà òåðìèíå «ñäâîåí-

íûå»  è êîíå÷íî ïðàâèëüíåå  «îäè-

íàðíûé». Íà òó æå áóêâó, íî âåñåëåå.

Ñîãëàñèòåñü, «îäèíî÷íûé»  ýòî ÷òî-

òî ñëèøêîì ãðóñòíîå äëÿ òàêîãî çàìå-

÷àòåëüíîãî è âàæíîãî óñòðîéñòâà.

Èòàê, ðàññìîòðåâ ñõåìó îäèíàðíî-

ãî îäíîòàêòíîãî ïðÿìîõîäîâîãî ïðå-

îáðàçîâàòåëÿ (ÎÏÏ), è ïðèñâîèâ åìó

çà âûñîêóþ ýíåðãåòè÷åñêóþ ýôôåê-

òèâíîñòü çâàíèå «Ìåðñåäåñ ñðåäè

DC/DC-ïðåîáðàçîâàòåëåé», ïîïðîáó-

åì íàéòè ÷òî-òî ïðîòèâîïîëîæíîå,

êîíöåïòóàëüíî äðóãîå  ýòàêèé «Ïå-

æî» (à êîìó íðàâèòñÿ  «Òîéîòà»)

ñðåäè èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîïèòàíèÿ.

Òàêèì «Ïåæî» ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå

ðàñïðîñòðàíåííûé â ìèðîâîé ïðàêòè-

êå îäèíàðíûé îäíîòàêòíûé îáðàòíî-

õîäîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü (ÎÎÏ).

Âñïîìíèòå, êàê ðàáîòàåò êàòóøêà

çàæèãàíèÿ â àâòîìîáèëå. Âíà÷àëå ÷å-

ðåç êîíòàêòû ïðåðûâàòåëÿ ñ øóíòèðó-

þùåé (ïîìåõîïîäàâëÿþùåé) åì-

êîñòüþ ê àêêóìóëÿòîðíîé áàòàðåå

ïîäêëþ÷àåòñÿ ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà êà-

òóøêè çàæèãàíèÿ, à çàòåì, ïîñëå ðàç-

ìûêàíèÿ êîíòàêòîâ, ïðîèñõîäèò ðàç-

ðÿä íàêîïëåííîé â êàòóøêå è «ïåðåï-

ðûãíóâøåé» âî âòîðè÷íóþ îáìîòêó

ýíåðãèè íà ñâå÷ó çàæèãàíèÿ, â êîòî-

ðîé ïðîèñõîäèò äóãîâîé ðàçðÿä, êñòà-

òè, ñòàáèëèçèðóþùèé íàïðÿæåíèå!

Âîò, êîãäà â äàâíèå âðåìåíà ýòî ïðè-

äóìàëè, òîãäà è ïîÿâèëèñü ïåðâûå

ÂÈÏû  îäíîòàêòíûå îáðàòíîõîäî-

âûå ïðåîáðàçîâàòåëè.

Èòàê  ÷òî æå ýòî çà «Ïåæî» ñðå-

äè ÂÈÏîâ?

ÎÄÈÍÀÐÍÛÉ ÎÄÍÎÒÀÊÒÍÛÉ

ÎÁÐÀÒÍÎÕÎÄÎÂÎÉ

ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÜ

Ñõåìà òàêîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ïðè-

âåäåíà íà ðèñóíêå 1. Ñèíèì öâåòîì

âûäåëåíû ýëåìåíòû, äåéñòâèå êîòîðûõ

áóäåò ïîÿñíåíî ïðè äàëüíåéøåì, áîëåå

ïðèñòàëüíîì ðàññìîòðåíèè ÎÎÏ.

Âõîäíîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ U

âõ

ïîäàåòñÿ íà ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäè-

íåííûå ïåðâè÷íóþ îáìîòêó w1 òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1 è êëþ÷, ðåàëèçîâàí-

íûé íà òðàíçèñòîðå VT1. Ïðåäïîëî-

æèì, ÷òî êëþ÷ íà ÌÎÏ-òðàíçèñòîðå

èäåàëåí, îí áûñòðî (óñëîâíî  ìãíî-

âåííî) ïåðåêëþ÷àåòñÿ èç âêëþ÷åííî-

ãî ñîñòîÿíèÿ â âûêëþ÷åííîå è íàîáî-

ðîò, à ïàäåíèå íàïðÿæåíèÿ íà âêëþ-

÷åííîì ÌÎÏ-òðàíçèñòîðå èñ÷åçàþùå

ìàëî. Èñòî÷íèê U

âõ

 ñòàáèëèçèðî-

âàííûé, è ÷åðåç íåãî áåç òðóäà çàìû-

êàþòñÿ âûñîêî÷àñòîòíûå èìïóëüñíûå

òîêè ïðåîáðàçîâàòåëÿ. Êîíäåíñàòîð

Ñ2 ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé (â íåêîòîðîì

ïðèáëèæåíèè) ýêâèâàëåíòíóþ åì-

êîñòü âñåõ åìêîñòåé, ïðèâåäåííûõ ê

ïåðâè÷íîé îáìîòêå w1 òðàíñôîðìàòî-

ðà Ò1:

 ñîáñòâåííîé åìêîñòè îáìîòêè w1;

 ïðèâåäåííîé åìêîñòè îáìîòêè w2;

 âûõîäíîé åìêîñòè òðàíçèñòîðà

VT1;

 åìêîñòè ìîíòàæà;

è ò.ï., âïëîòü äî åìêîñòè, íàìå-

ðåííî ïîñòàâëåííîé ðàçðàáîò÷èêîì

ÂÈÏ. Êàê äëÿ ÎÏÏ, òàê è äëÿ ÎÎÏ

åìêîñòü Ñ2 ñóùåñòâóåò âñåãäà, è äëÿ

âûñîêî÷àñòîòíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé

ïðåíåáðåãàòü åþ íåëüçÿ.

Ñõåìà óïðàâëåíèÿ ÑÓ1 ïîäàåò íà

çàòâîð ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà VT1 óïðàâ-

ëÿþùèå èìïóëüñû (ñì. ðèñ. 2 à), âå-

ëè÷èíà êîòîðûõ äîñòàòî÷íà äëÿ íà-

äåæíîãî îòêðûâàíèÿ òðàíçèñòîðà

VT1. Ïðè ïåðèîäå ñëåäîâàíèÿ èì-

ïóëüñîâ Ò îòíîñèòåëüíàÿ äëèòåëü-

íîñòü êàæäîãî èìïóëüñà ðàâíà @.

Ïðè îòêðûòîì òðàíçèñòîðå VT1 ïåð-

âè÷íàÿ îáìîòêà w1 òðàíñôîðìàòîðà

Ò1 ïîäêëþ÷åíà ê èñòî÷íèêó âõîäíîãî

íàïðÿæåíèÿ U

âõ

. Èäåàëüíàÿ îñöèë-

ëîãðàììà íà ñòîêå òðàíçèñòîðà ïðèâå-

äåíà íà ðèñóíêå 2 á. Â òå÷åíèå âðåìå-

íè @ íà îáìîòêå w1 è êîíäåíñàòîðå

Ñ2 ñóùåñòâóåò ïîñòîÿííîå íàïðÿæå-

НАЧАЛЬНАЯ ШКОЛА ПОСТРОЕНИЯ

ИМПУЛЬСНЫХ DC/DСПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

(ТРЕТИЙ КЛАСС)

Александр Гончаров, к.т.н., главный конструктор ООО «Александер Электрик»,

координатор Российской ассоциации производителей источников электропитания (РАПИЭП)

«Первый ВИП – катушка зажигания автомобиля» –

важный довод считать Вторичный Источник Питания

«первичным» в электронике.

Рис. 1. Схема силовой части одинарного

однотактного прямоходового

преобразователя

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: êîìïîíåíòû äëÿ ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè

Òåë.: (095) 925-6047

http://www.elcp.ru

íèå U

âõ

(ñì. ðèñ. 2 â). Èñõîäíàÿ ïî-

ëÿðíîñòü íàïðÿæåíèÿ íà îáìîòêàõ

òðàíñôîðìàòîðà è íà êîíäåíñàòîðå

Ñ2 ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 1.

Íà âòîðè÷íîé îáìîòêå w2 òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1 â òå÷åíèå âðåìåíè @

ñóùåñòâóåò òàêîå æå ïî ôîðìå íàïðÿ-

æåíèå, èìåþùåå âåëè÷èíó â ñîîòâåò-

ñòâèè ñ êîýôôèöèåíòîì òðàíñôîðìà-

öèè. Äî âðåìåíè @ âûõîäíîé äèîä

VD1 çàêðûò îòðèöàòåëüíûì íàïðÿæå-

íèåì, ïîñòóïàþùèì ñ îáìîòêè w2.

Â ñîîòâåòñòâèè ñ ôîðìóëîé äëÿ

èíäóêòèâíîñòè, òîê ÷åðåç èíäóêòèâ-

íîñòü îáìîòêè w1 (÷åðåç òðàíçèñòîð

VT1) çà âðåìÿ @ ëèíåéíî íàðàñòàåò

(ñì. ðèñ. 2 ã). Òàê êàê ïåðåäà÷à ýíåð-

ãèè â íàãðóçêó ÎÎÏ íå ïðîèñõîäèò

(çàêðûò âûõîäíîé äèîä), òî â èíäóê-

òèâíîñòè îáìîòêè w1 íàêàïëèâàåòñÿ

ýíåðãèÿ W = L1

××

/2.

Ïðè âûêëþ÷åíèè òðàíçèñòîðà VT1

âî âðåìÿ @ âûêëþ÷åíèå è ñïàä òîêà

÷åðåç òðàíçèñòîð VT1 ïðîèñõîäèò

«ìãíîâåííî». Óñëîâíî ìãíîâåííî

(ïðàâèëüíî  î÷åíü áûñòðî) ðàçðÿæà-

åòñÿ äî íóëÿ êîíäåíñàòîð Ñ2, òàê êàê

â ýòîò ìîìåíò âðåìåíè îí îòäàåò áîëü-

øîé ðàáî÷èé òîê îáìîòêå w1 (ò.å.

êðàòêîâðåìåííî âûïîëíÿåò ðîëü èñ-

òî÷íèêà âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ). Íî

òàê êàê òîê â èíäóêòèâíîñòè ìãíîâåí-

íî èñ÷åçíóòü íå ìîæåò, òî îí ïî÷òè

ìãíîâåííî ïåðåçàðÿæàåò êîíäåíñàòîð

Ñ2 â ïîëÿðíîñòè, ïðîòèâîïîëîæíîé

ïîêàçàííîé íà ðèñóíêå 1 äî íàïðÿ-

æåíèÿ U

âûõ

. Ïðè ýòîì èç-çà ïîÿâëå-

íèÿ íà îáìîòêå w2 íàïðÿæåíèÿ ñ ïî-

ëÿðíîñòüþ, ïðîòèâîïîëîæíîé ïîêà-

çàííîé íà ðèñóíêå 1, ìãíîâåííî

îòêðûâàåòñÿ äèîä VD1. Â ðåçóëüòàòå

îáìîòêà w2 ÷åðåç äèîä VD1 ïðè-

ñîåäèíÿåòñÿ ê êîíäåíñàòîðó Ñ1, ò.å. ê

íàãðóçêå.

Çäåñü âàæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî

åìêîñòü êîíäåíñàòîðà Ñ1 äîñòàòî÷íî

âåëèêà, ÷òîáû ìîæíî áûëî ïðåíåá-

ðå÷ü ïóëüñàöèÿìè íàïðÿæåíèÿ íà

íåì, ñëåäîâàòåëüíî, íàïðÿæåíèå íà

íàãðóçêå ñòàáèëüíî è íåèçìåííî.

Òàê êàê íàêîïëåííàÿ â w1 ýíåð-

ãèÿ ïðàêòè÷åñêè íèêóäà íå ïîòðàòè-

ëàñü (êîíå÷íî ìû ó÷èòûâàåì, ÷òî â

êîíäåíñàòîðå Ñ2 òåïåðü èìååòñÿ

íàêîïëåííàÿ ýíåðãèÿ W = Ñ2

××

âûõ

/2), îíà ñ ìîìåíòà âðåìåíè @

íà÷èíàåò òðàòèòüñÿ íà çàðÿä êîíäåí-

ñàòîðà Ñ1 è íà ïèòàíèå íàãðóçêè

(ñì. ðèñ. 2 ä) â âèäå ñïàäàþùåãî òî-

êà îáìîòêè w2.

Íóæíî çàìåòèòü, äîðîãîé ÷èòà-

òåëü, ÷òî «Ïåæî», ò.å. äàííûé ÎÎÏ,

íå ëûêîì øèò. Â íåì äàæå â ýòèõ

ïðîñòåéøèõ ïðîöåññàõ ïðÿ÷åòñÿ èíò-

ðèãà. Ïîñìîòðèòå âíèìàòåëüíî íà ðè-

ñóíîê 2. Åñòåñòâåííî, ïîêà òîê ÷åðåç

îáìîòêó w2 áóäåò ñóùåñòâîâàòü âåñü

èíòåðâàë îò ìîìåíòà âðåìåíè @ äî 1

(ò.å. äî Ò), îáìîòêà w2 áóäåò ïðèñîå-

äèíåíà ôàêòè÷åñêè ê ïîñòîÿííîìó

âûõîäíîìó íàïðÿæåíèþ ÷åðåç îòêðû-

òûé äèîä VD1. Èìåííî ýòî è ôîðìè-

ðóåò ïðÿìîóãîëüíóþ ÷àñòü íàïðÿæå-

íèÿ íà îáìîòêå w1 âåëè÷èíîé U

âûõ`

Íî òàê êàê âîëüò-ñåêóíäíàÿ ïëîùàäü

íàïðÿæåíèÿ íà èíäóêòèâíîñòè çà ïå-

ðèîä âñåãäà ðàâíà íóëþ (ñì. ðèñ. 2 â),

òî çíàÿ íàïðÿæåíèå âõîäíîãî ïèòà-

íèÿ è âðåìÿ îòêðûòîãî ñîñòîÿíèÿ

êëþ÷à VT1, ÷èòàòåëü âñåãäà ýëåìåí-

òàðíûì îáðàçîì âû÷èñëèò âûõîäíîå

íàïðÿæåíèå ÎÎÏ. Êñòàòè, ñîâñåì áåç

ñëîæíûõ âûâîäîâ, ïðèâåäåííûõ â ó÷åá-

íèêàõ: U

âûõ

= U

âõ

××

@/(1  @),

ãäå N = w2/w1  êîýôôèöèåíò

òðàíñôîðìàöèè Ò1.

Ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà (à

äàííîå âûðàæåíèå îíà è åñòü) ÎÎÏ,

â îòëè÷èå îò òàêîâîé äëÿ ÎÏÏ, íåëè-

íåéíà. Çäåñü ïðèÿòíûé ñþðïðèç â

òîì, ÷òî ýòî ïðîñòî è ëåãêî âûâîäèò-

ñÿ ãðàôè÷åñêè.

À âîò äëÿ òîêà ÷åðåç êîíäåíñàòîð

Ñ1, ó÷èòûâàÿ, ÷òî àìïåð-ñåêóíäíàÿ

ïëîùàäü çà ïåðèîä äëÿ êîíäåíñàòîðà

âñåãäà ðàâíà íóëþ (ñì. ðèñ. 2 å),

ëåãêî óâèäåòü, ÷òî åñëè âåðøèíà èì-

ïóëüñà òîêà áóäåò èìåòü äîñòàòî÷íî

êðóòîé ñêîñ íà èíòåðâàëå îò @ äî 1

(Ò), òî â êîíöå ýòîãî èíòåðâàëà òîê,

îòäàâàåìûé êîíäåíñàòîðîì Ñ1 (îòðè-

öàòåëüíûå çíà÷åíèÿ òîêà), îáÿçà-

òåëüíî áóäåò íå ïðÿìîóãîëüíîé ôîð-

ìû, êàê ýòî ÷àñòî ðèñóþò â ó÷åáíè-

êàõ, à ñ õàðàêòåðíûì ïîëîãèì ñïàäà-

þùèì ó÷àñòêîì. Ýòè äâà èíòåðåñíûõ

ìîìåíòà-ñþðïðèçà àâòîð ïîêàçàë íà

ðèñóíêàõ 3 è 4.

Ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà

ÎÎÏ (ñì. ðèñ. 3) êðîìå òîãî, ÷òî îíà

íåëèíåéíà, åùå ãîâîðèò è î òîì, ÷òî

â ÎÎÏ òàêèå æå èçìåíåíèÿ @, êàê è

â ÎÏÏ, ïðèâîäÿò ê áîëüøèì èçìåíå-

íèÿì âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ò.å.

ÎÎÏ ðåãóëèðóåòñÿ â áîëåå øèðîêèõ

ïðåäåëàõ. Íà ïðàêòèêå èñïîëüçóåòñÿ

çîíà @ îò 0 äî 0,7 (ìàêñèìóì). À âîò

÷àñòü äèàãðàìì ðèñóíêà 2, ïðèâåäåí-

íàÿ íà ðèñóíêå 4, íàãëÿäíî âûÿâëÿåò

óïîìÿíóòûé ñïàäàþùèé ó÷àñòîê òîêà

÷åðåç êîíäåíñàòîð Ñ1.

Ðåæèì, êîãäà òîê îáìîòêè w2 çà

âðåìÿ îò @ äî 1 (Ò) íå óñïåâàåò ñïà-

äàòü äî íóëÿ, ÿâëÿåòñÿ ðåæèìîì íå-

ðàçðûâíîãî òîêà. Åñòåñòâåííî, ìî-

æåò ñóùåñòâîâàòü è ðåæèì ðàçðûâíî-

ãî òîêà (ñì. ðèñ. 5). Çäåñü åñòü èíòå-

ðåñíàÿ îñîáåííîñòü  òîê âòîðè÷íîé

îáìîòêè ïîñëå íåêîòîðîãî âðåìåíè

îò ìîìåíòà @ ñòàíîâèòñÿ ðàâíûì

Рис. 2. Диаграммы напряжения и тока

в схеме ООП для режима неразрывных

токов

Рис. 3. Регулировочная характеристика

ООП

Рис. 4. Диаграммы тока в схеме ООП для

режима разрывных токов

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: êîìïîíåíòû äëÿ ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè

«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹1’ 2003

íóëþ  òî åñòü âñÿ íàêîïëåííàÿ â

òðàíñôîðìàòîðå Ò1 ýíåðãèÿ çà âðåìÿ

îòêðûòîãî ñîñòîÿíèÿ ñèëîâîãî òðàí-

çèñòîðà VT1 ïåðåõîäèò â âûõîäíóþ

åìêîñòü Ñ1 è íàãðóçêó. Â ðåçóëüòàòå

íàïðÿæåíèå íà îáìîòêå w2 â ýòîò ìî-

ìåíò ìîãëî áû ñòàòü íóëåâûì (åñëè â

èíäóêòèâíîñòè íåò èçìåíåíèÿ òîêà 

íåò è íàïðÿæåíèÿ), îäíàêî ìû çàáû-

ëè î åìêîñòè Ñ2.

Íàêîïëåííàÿ â íåé ýíåðãèÿ W =

= Ñ2

××

âûõ

/2 ñ ýòîãî ìîìåíòà âðå-

ìåíè âûçûâàåò êîëåáàòåëüíûé ïðî-

öåññ (ñì. ðèñ. 5 á è â), ïðè÷åì ñâî-

áîäíûé, òàê êàê w1 ñâîáîäíà  ñèëî-

âîé òðàíçèñòîð VT1 âûêëþ÷åí, è w2

ñâîáîäíà  äèîä VD1 çàêðûò. Íà ñà-

ìîì äåëå â íàøåé ñõåìå âñå-òàêè åñòü

íåáîëüøèå ïîòåðè â Ñ2, êîòîðûå äå-

ëàþò óïîìÿíóòûé êîëåáàòåëüíûé

ïðîöåññ çàòóõàþùèì.

×òî õàðàêòåðíî äëÿ ðåæèìà ðàç-

ðûâíûõ òîêîâ? Ëåãêî çàìåòèòü, ÷òî

ïðèíöèïèàëüíî èçìåíèëàñü âîëüò-ñå-

êóíäíàÿ ïëîùàäü íà èíòåðâàëå îò @

äî 1 (Ò). Òàê êàê ðàáî÷àÿ ÷àñòü èì-

ïóëüñà íà ýòîì èíòåðâàëå óìåíüøè-

ëàñü, òðàíñôîðìàòîð Ò1 êîìïåíñèðó-

åò âîëüò-ñåêóíäíóþ ïëîùàäü óâåëè÷å-

íèåì íàïðÿæåíèÿ U

âûõ

, åñëè âîëüò-

ñåêóíäíóþ ïëîùàäü èìïóëüñà çà âðå-

ìÿ îò 0 äî @ ìû îñòàâèì ïðåæíþþ,

êàê â ðåæèìå ñ íåðàçðûâíûìè òîêà-

ìè. Òî åñòü ÎÎÏ â ðåæèìå ðàçðûâ-

íûõ òîêîâ íà÷èíàåò çàâûøàòü âûõîä-

íîå íàïðÿæåíèå!

Âèäèòå, êàê ìíîãî òîíêîñòåé âîç-

íèêàåò â ðàáîòå äàæå èäåàëüíîé ñõå-

ìû ÎÎÏ, â ýòîì, êàçàëîñü áû, ïðîñ-

òåíüêîì «Ïåæî»! Çäåñü âàì è íåîáõî-

äèìîñòü äîïóùåíèÿ ïîòåðü â èçíà-

÷àëüíî áåçïîòåðüíîé ñõåìå è äîñòà-

òî÷íî èíòåðåñíûé äîïîëíèòåëüíûé

ðåæèì ïðè íåðàçðûâíûõ òîêàõ íà èí-

òåðâàëå îò @ äî 1 (Ò).

Êòî æå äèðèæèðóåò âñåìè ýòèìè

íåñóðàçíîñòÿìè, åñòü ëè çäåñü ñâîåîá-

ðàçíûé «âëàñòåëèí êîëåö», òàêîé êàê

iî â ÎÏÏ? Äà  ýòî èíäóêòèâíîñòü

îáìîòîê òðàíñôîðìàòîðà (äîñòàòî÷íî

îïåðèðîâàòü çíà÷åíèåì îäíîé èíäóê-

òèâíîñòè, íàïðèìåð, L1 ïåðâè÷íîé

îáìîòêè w1, òàê êàê äðóãèå æåñòêî ñ

íåé ñâÿçàíû ÷åðåç êîýôôèöèåíòû

òðàíñôîðìàöèè. Íàïðèìåð, äëÿ îá-

ìîòêè w2: L2 = L1

××

Äåéñòâèòåëüíî, êàê ìû ïîêàçàëè,

ìíîãèå ïðîöåññû â ÎÎÏ ìåíÿþò

ñâîå êà÷åñòâî â çàâèñèìîñòè îò ñêî-

ðîñòè íàðàñòàíèÿ è ñïàäàíèÿ ðàáî-

÷èõ òîêîâ â îáìîòêàõ Ò1. Ïîïðîáóåì

âûâåñòè ñîîòíîøåíèå äëÿ ãðàíè÷íîãî

ðåæèìà ïî òîêó íàãðóçêè (ãðàíè÷-

íûé îí ïîòîìó, ÷òî ðàçäåëÿåò ðåæèì

íåðàçðûâíûõ òîêîâ è ðåæèì ðàçðûâ-

íûõ òîêîâ â îáìîòêàõ òðàíñôîðìà-

òîðà Ò1).

Ïåðåä äîêàçàòåëüñòâîì îòìåòèì

äâå îñîáåííîñòè. Ïåðâàÿ çàêëþ÷àåòñÿ

â òîì, ÷òî òîê íàãðóçêè åñòü ñðåäíåå

çíà÷åíèå òîêà îáìîòêè w2. Äåéñòâè-

òåëüíî, òîê íàãðóçêè  ýòî ïîñòîÿí-

íûé òîê. ×åðåç êîíäåíñàòîð ïîñòîÿí-

íûé òîê ïðîòåêàòü íå ìîæåò, à åäèí-

ñòâåííûì èñòî÷íèêîì ýíåðãèè èìåííî

äëÿ ïîñòîÿííîãî òîêà íà âûõîäå

ÎÎÏ ÿâëÿåòñÿ îáìîòêà w2. Òàê ÷òî

äîñòàòî÷íî ìûñëåííî âçÿòü ïëîùàäü

äèàãðàììû òîêà w2 (ñì. ðèñ. 2 ä) è

ðàçäåëèòü åå íà ïåðèîä T, ÷òîáû ïî-

ëó÷èòü òîê íàãðóçêè I

âûõ

Âòîðàÿ âàæíàÿ îñîáåííîñòü ÎÎÏ

çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ñêîðîñòü èçìå-

íåíèÿ (ñïàäàíèÿ) òîêà îáìîòêè w2

ïðè ïîñòîÿííîì âûõîäíîì íàïðÿæå-

íèè è ïîñòîÿííîé èíäóêòèâíîñòè L2

íåèçìåííà: di/dt = U

âûõ

/L2. Ïûò-

ëèâûé ÷èòàòåëü ëåãêî ýòî âûâåäåò èç

ôîðìóëû äëÿ èíäóêòèâíîñòè. Ïîýòî-

ìó ïðè çàäàííîé L1, à ñëåäîâàòåëüíî

è L2 = L1

××

, ìîæíî ïðåäñòàâëÿòü,

êàê ìû óìåíüøàåì òîê íàãðóçêè I

âûõ

à äèàãðàììà òîêà îáìîòêè w2 ïðè

ýòîì, íå ìåíÿÿ íàêëîíà ñêîñà âåðøè-

íû èìïóëüñà òîêà, óìåíüøàåòñÿ ïî

âûñîòå, ïîêà íå êîñíåòñÿ êðàéíåé

ïðàâîé òî÷êîé ñêîñà âåðøèíû èì-

ïóëüñà íà îñè îðäèíàò.

Â ýòîì ñëó÷àå è íàñòóïèò ãðàíè÷-

íûé ðåæèì, ðàçäåëÿþùèé ðåæèì íå-

ðàçðûâíûõ è ðàçðûâíûõ òîêîâ. Òîãäà

∆∆

i/(T (1  @

ìèí

)) = U

âûõ

/L2

èëè

L1 = U

âûõ

½ T ½ (1  @

ìèí

)/N

∆∆

íî â òî æå âðåìÿ îïðåäåëåíèå âûõîä-

íîãî òîêà êàê ñðåäíåå çíà÷åíèå îò òî-

êà w2 äàåò âûðàæåíèå:

âûõ

∆∆

i ½ (1  @

ìèí

)/2

èëè

∆∆

i = = 2I

âûõ

/(1  @

ìèí

Â ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåì:

L1 = U

âûõ

½ T ½

½ (1  @

ìèí

)2/(2I

âûõ

½ N

Èç ýòîãî âûðàæåíèÿ âèäíî, ÷òî ÷åì

ìåíüøå òîê íàãðóçêè, òåì áîëüøóþ èí-

äóêòèâíîñòü òðàíñôîðìàòîðà íåîáõî-

äèìî îáåñïå÷èòü. Âñïîìíèòå, ÷òî ïîõî-

æèé âûâîä ìû ñäåëàëè äëÿ èíäóêòèâ-

íîñòè âûõîäíîãî äðîññåëÿ ÎÏÏ.

Òàêæå êàê è äëÿ ÎÏÏ, äëÿ ÎÎÏ

ïðè I

âûõ

= 0 çíà÷åíèå L1 = ∞, ò.å. òà-

êîé òðàíñôîðìàòîð ïðèäåòñÿ ìîòàòü

«î÷åíü è î÷åíü äîëãî», è åäèíñòâåí-

íûé âûõîä äëÿ ñîõðàíåíèÿ ðåæèìà

íåðàçðûâíûõ òîêîâ ïðè ìàëûõ òîêàõ

íàãðóçêè  äîïîëíèòåëüíàÿ «ïîäãðóç-

êà» ÎÎÏ.

Õàðàêòåðèñòèêà âûõîäíîãî íàïðÿ-

æåíèÿ, â çàâèñèìîñòè îò íàëè÷èÿ ðå-

æèìîâ íåðàçðûâíûõ è ðàçðûâíûõ òî-

êîâ, êîòîðóþ àâòîð ïðèâîäèë äëÿ

îïèñàíèÿ ÎÏÏ («ïåðâûé êëàññ») êà-

÷åñòâåííî àêòóàëüíà è äëÿ ÎÎÏ

(ñì. ðèñ. 6). Òàêàÿ õàðàêòåðèñòèêà

ïîêàçûâàåò ýôôåêò «çàäèðàíèÿ» âû-

õîäíîãî íàïðÿæåíèÿ ïðè óìåíüøåíèè

òîêà íàãðóçêè èç-çà ðåæèìà ðàçðûâ-

íîãî òîêà L1 òðàíñôîðìàòîðà Ò1. Íî,

êàê óæå îòìå÷àëîñü âûøå, ðåæèì ðàç-

ðûâíûõ òîêîâ â ÎÎÏ ìîæåò áûòü

âåñüìà ïîëåçåí ïðè ïîñòðîåíèè âûñî-

êîâîëüòíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé.

Íàèáîëåå ñëîæíîå â ÎÎÏ  ðåà-

ëèçàöèÿ òðàíñôîðìàòîðà. Â ñóùíîñòè

ýòî ìíîãîîáìîòî÷íûé äðîññåëü.

Äåéñòâèòåëüíî, íà èíòåðâàëå îò 0

äî @ òîê â îáìîòêå w1 ïðîòåêàåò îò

Рис. 5. Диаграммы токов и напряжений в

схеме ООП для режима разрывных

токов

Рис. 6. Регулировочные характеристики

ООП

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: êîìïîíåíòû äëÿ ñèëîâîé ýëåêòðîíèêè



Òåë.: (095) 925-6047

http://www.elcp.ru

åå íà÷àëà ê êîíöó, ôîðìèðóÿ ïîëî-

æèòåëüíóþ íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíî-

ãî ïîëÿ ìàãíèòîïðîâîäà òðàíñôîðìà-

òîðà Ò1, à íà èíòåðâàëå îò @ äî 1 (Ò)

òîê îáìîòêè w2 òàêæå ïðîòåêàåò îò åå

íà÷àëà ê êîíöó è çíàê íàïðÿæåííîñ-

òè ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ìàãíèòîïðîâîäå

íå ìåíÿåòñÿ.

Òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòîïðîâîä

òðàíñôîðìàòîðà Ò1 (òåïåðü óæå 

äðîññåëÿ) íàõîäèòñÿ ïîä äåéñòâèåì

îäíîíàïðàâëåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ

è ïîñòîÿííî íàìàãíè÷åí. Èçâåñòíî,

÷òî â òàêîì ñëó÷àå ïðèìåíÿþò ñïåöè-

àëüíûå ñåðäå÷íèêè ñ íåìàãíèòíûì

çàçîðîì, íàïðèìåð ôåððèòîâûå

ñåðäå÷íèêè èç äâóõ ïîëîâèíîê ñ çà-

çîðîì â âèäå íåìàãíèòíîé ïðîêëàä-

êè. Îáû÷íî èìåííî ýòèì çàçîðîì

(ïîñëå âûáîðà ñåðäå÷íèêà) è ôîðìè-

ðóåòñÿ íåîáõîäèìàÿ èíäóêòèâíîñòü

îáìîòîê Ò1.

Òàêæå øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ìàã-

íèòîïðîâîäû èç ïðåññîâàííûõ ìàòåðè-

àëîâ, íàïðèìåð èç ÌÎ-ïåðìàëëîÿ. Òà-

êîé ñåðäå÷íèê  ýòî êðóïèíêè ïåð-

ìàëëîÿ, ñïðåññîâàííûå â ìàãíèòîïðî-

âîä ïðè ïîìîùè íåìàãíèòíîãî ñâÿçóþ-

ùåãî âåùåñòâà. Â ðåçóëüòàòå íàëè÷èÿ

ìíîæåñòâà ìèêðîçàçîðîâ îáðàçóåòñÿ

ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåííûé çàçîð.

Â äàííîé ÷àñòè íàøåãî óðîêà ïî-

ëåçíî îáðàòèòü âíèìàíèå ÷èòàòåëÿ íà

ïîëîæèòåëüíóþ ðîëü åìêîñòè Ñ2, êî-

òîðóþ îíà ïðîÿâëÿåò â ðåæèìå ðàç-

ðûâíûõ òîêîâ. Ïðè ðàçðÿäå åìêîñòè

Ñ2  ôîðìèðîâàíèè ñâîáîäíîãî êîëå-

áàòåëüíîãî ïðîöåññà  òîê ðàçðÿäà

åìêîñòè Ñ2 ïðîòåêàåò â íàïðàâëåíèè

îò êîíöà îáìîòêè w1 ê åå íà÷àëó. Ýòî

ïðèâîäèò ê ýôôåêòó îïðåäåëåííîãî

ðàçìàãíè÷èâàíèÿ ìàãíèòîïðîâîäà

òðàíñôîðìàòîðà Ò1.

Çäåñü àâòîð ïðåäïîëàãàåò, ÷òî ê

ýòîìó ìîìåíòó ÷èòàòåëè áåçóñëîâíî

óñòàëè, õîòÿ è ÿâëÿþòñÿ óæå òðåòüåê-

ëàññíèêàìè. Ïîýòîìó äðóãèå èíòåðåñ-

íûå ñâîéñòâà ÎÎÏ  â ñëåäóþùåì

ðàññêàçå-«êëàññå».

Äàëåå  ðåêëàìíàÿ ïàóçà, ïîñâÿ-

ùåííàÿ ëþáèìîé ôèðìå.

Êîìïàíèè Toshiba è Infineon "ðîþò ìîãèëó" òåõíîëîãèè flash-ïàìÿ-

òè, ÷èïû êîòîðîé èñïîëüçóþòñÿ â ñîâðåìåííûõ ìîáèëüíûõ òåëåôîíàõ,

êàðìàííûõ êîìïüþòåðàõ, öèôðîâûõ ôîòîàïïàðàòàõ è ïð. "Ìîãèëüùè-

êîì" îáåùàåò ñòàòü ïàìÿòü òèïà FeRAM. FeRAM, òàê æå êàê è flash ÿâ-

ëÿåòñÿ ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòüþ, íî îòëè÷àåòñÿ îò ïîñëåäíåé áîëåå

âûñîêîé ïëîòíîñòüþ è ñêîðîñòüþ çàïèñè èíôîðìàöèè. Ïðè îäèíàêîâîì

ðàçìåðå ÷èïîâ flash- è FeRAM-ïàìÿòè, íà ïîñëåäíèé ìîæíî çàïèñàòü

âäâîå áîëüøå äàííûõ. Âðåìÿ äîñòóïà ê äàííûì, çàïèñàííûì íà êàðòå

flash-ïàìÿòè, ñîñòàâëÿåò ïîðÿäêà 200 ìñ, à ó ðàçðàáîòàííîãî Toshiba è

Infineon ÷èïà FeRAM-ïàìÿòè âðåìÿ äîñòóïà ñîñòàâëÿåò 50 íñ. Êðîìå

òîãî, ýíåðãîïîòðåáëåíèå FeRAM-ïàìÿòè íèæå, ÷åì ó flash.

FeRAM-ïàìÿòü ðàáîòàåò, èñïîëüçóÿ ñâîéñòâà ôåððîýëåêòðè÷åñêèõ

êðèñòàëëîâ. Åñëè ê ôåððîýëåêòðè÷åñêîìó êðèñòàëëó ïðèëîæèòü âíåø-

íåå ýëåêòðè÷åñêîå ïîëå, òî öåíòðàëüíûé àòîì â êðèñòàëëå ñäâèíåòñÿ â

íàïðàâëåíèè ýòîãî ïîëÿ. Ïðè îòêëþ÷åíèè ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ ñìå-

ùåííûé àòîì îñòàíåòñÿ íà ìåñòå. Äî ñèõ ïîð òåõíîëîãèÿ FeRAM íå

ìîãëà òÿãàòüñÿ ñ êàðòàìè flash-ïàìÿòè ïî ïðè÷èíå òîãî, ÷òî ÷èïû

FeRAM îáëàäàëè äîâîëüíî ìàëîé åìêîñòüþ. Îäíàêî Toshiba è Infineon

óäàëîñü ñîçäàòü ÷èï åìêîñòüþ 32 Ìáèò, êîòîðûé óæå âïîëíå ïðèãîäåí

äëÿ óñòàíîâêè â ìîáèëüíûå òåëåôîíû è êàðìàííûå êîìïüþòåðû.

Toshiba Corp. http://www.toshiba.co.jp

Èñòî÷íèê: Ðîññèÿ-Îí-Ëàéí

Ñîáûòèÿ ðûíêà

FeRAM ñòàíîâèòñÿ äîñòîéíûì êîíêóðåíòîì

ôëýø-ïàìÿòè

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ

106

Òåë.: (095) 925-6047

http://www.elcp.ru

ÏÅÐÅÕÎÄÈÌ Â ×ÅÒÂÅÐÒÛÉ

ÊËÀÑÑ

Â «òðåòüåì êëàññå», â ïðåäûäóùåé

ñòàòüå ìû ðàññìîòðåëè ïðèíöèï

äåéñòâèÿ ðîäíîãî áðàòà àâòîìîáèëü-

íîé ñèñòåìû çàæèãàíèÿ — íàèáîëåå

ðàñïðîñòðàíåííîãî â ìèðîâîé ïðàêòè-

êå ïîñòðîåíèÿ èìïóëüñíûõ èñòî÷íè-

êîâ ýëåêòðîïèòàíèÿ îäèíàðíîãî îäíî-

òàêòíîãî îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçî-

âàòåëÿ (ÎÎÏ).

Âõîäíîå íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ U

âõ

ïîäàåòñÿ íà ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäè-

íåííûå ïåðâè÷íóþ îáìîòêó w1 òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1 è êëþ÷, ðåàëèçîâàí-

íûé íà ÌÎÏ-òðàíçèñòîðå VT1.

Ïðè îòêðûòîì òðàíçèñòîðå VT1

ïåðâè÷íàÿ îáìîòêà w1 òðàíñôîðìàòî-

ðà Ò1 ïîäêëþ÷åíà ê èñòî÷íèêó âõîä-

íîãî íàïðÿæåíèÿ U

âõ

è â èíäóêòèâ-

íîñòè îáìîòêè w1 ïðîèñõîäèò íàêàï-

ëèâàíèå ýíåðãèè. Ïîñëå çàêðûâàíèÿ

òðàíçèñòîðà VT1 íàêîïëåííàÿ ýíåð-

ãèÿ ñ ïîìîùüþ âòîðè÷íîé îáìîòêè w2

÷åðåç âûõîäíîé äèîä VD1 ïîñòóïàåò

â íàãðóçêó è çàðÿæàåò âûõîäíîé

ôèëüòðóþùèé êîíäåíñàòîð Ñ1.

Ðåãóëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà

ÎÎÏ íåëèíåéíà:

âõ

= U

âõ

× N × @/(1 – @)

ãäå N = w2/w1 — êîýôôèöèåíò

òðàíñôîðìàöèè Ò1, à @ — êîýôôè-

öèåíò çàïîëíåíèÿ.

Â ïðåäûäóùåì êëàññå ìû íàøëè äâà

èíòåðåñíûõ ìîìåíòà â ðàáîòå ÎÎÏ:

1) òàêèå æå èçìåíåíèÿ @, êàê è â

ÎÏÏ, ïðèâîäÿò ê áîëüøèì èçìåíåíè-

ÿì âûõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ò.å. ÎÎÏ

ðåãóëèðóåòñÿ â áîëåå øèðîêèõ ïðåäå-

ëàõ ìåíüøèìè óñèëèÿìè;

2) òîê ÷åðåç êîíäåíñàòîð Ñ1 èìååò

õàðàêòåðíûé ìåäëåííî ñïàäàþùèé

ó÷àñòîê âî âðåìÿ ïàóçû ðàáîòû ñèëî-

âîãî òðàíçèñòîðà VT1, ïðè÷åì ÷àñòü

ïàóçû òîê ìîæåò èäòè íå â êîíäåíñà-

òîð (êîãäà ïðîèñõîäèò æåëàííûé çà-

ðÿä êîíäåíñàòîðà), à èç êîíäåíñàòîðà

(ðàçðÿä êîíäåíñàòîðà).

Òàê æå, êàê è ó ÎÏÏ, â ÎÎÏ èìå-

åòñÿ äâà âîçìîæíûõ õàðàêòåðíûõ ðå-

æèìà ïî òîêó âòîðè÷íîé îáìîòêè w2:

ðåæèì íåðàçðûâíûõ òîêîâ âî âðåìÿ

ïàóçû è ðåæèì ðàçðûâíûõ òîêîâ âî

âðåìÿ ïàóçû ðàáîòû ñèëîâîãî òðàí-

çèñòîðà VT1. Ïðè÷åì, â ðåæèìå ðàç-

ðûâíûõ òîêîâ ÎÎÏ çàâûøàåò âûõîä-

íîå íàïðÿæåíèå ïî ñðàâíåíèþ ñ ïðåä-

ïèñàííûì ðåãóëèðîâî÷íîé õàðàêòå-

ðèñòèêîé çíà÷åíèåì.

È åñëè ãëàâíûé ãåðîé, âëàñòåëèí

êîëåö, â ÎÏÏ — òîê íàìàãíè÷èâàíèÿ

òðàíñôîðìàòîðà, òî â ÎÎÏ ãëàâíûé

ãåðîé — ýòî èíäóêòèâíîñòü îáìîòêè

òðàíñôîðìàòîðà. Êðèòè÷åñêîå çíà÷å-

íèå èíäóêòèâíîñòè ïåðâè÷íîé îáìîò-

êè w1, îïðåäåëÿþùåå ãðàíèöó ìåæäó

ðåæèìàìè íåðàçðûâíûõ è ðàçðûâíûõ

òîêîâ òðàíñôîðìàòîðà Ò1, ðàâíî:

L1 = U

âûõ

× T ×

× (1 — @

ìèí

)2/(2I

âûõ

× N2).

Èç ýòîãî âûðàæåíèÿ âèäíî, ÷òî

÷åì ìåíüøå òîê íàãðóçêè, òåì áîëü-

øóþ èíäóêòèâíîñòü òðàíñôîðìàòîðà

íåîáõîäèìî îáåñïå÷èâàòü. Âñïîìíèòå,

÷òî ïîõîæèé âûâîä ìû ñäåëàëè äëÿ

èíäóêòèâíîñòè âûõîäíîãî äðîññåëÿ

ÎÏÏ. Ïðè ýòîì ìû îòìåòèëè, ÷òî ðå-

æèì ðàçðûâíûõ òîêîâ â ÎÎÏ ìîæåò

áûòü âåñüìà ïîëåçåí ïðè ïîñòðîåíèè

âûñîêîâîëüòíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé.

Íàêîíåö ìû ïîêàçàëè, ÷òî ìàãíè-

òîïðîâîä òðàíñôîðìàòîðà ïîñòîÿííî

íàìàãíè÷åí, ÷òî äèêòóåò íåîáõîäè-

ìîñòü èñïîëüçîâàíèÿ ñåðäå÷íèêîâ

ìàãíèòîïðîâîäà ñ ñîñðåäîòî÷åííûì

èëè ðàñïðåäåëåííûì çàçîðîì.

ÐÅÀËÜÍÛÅ ÏÐÎÖÅÑÑÛ

Â ÏÐÎÑÒÅÉØÅÌ ÎÎÏ

Êîíå÷íî, ðåàëüíûé ÎÎÏ èìååò äè-

àãðàììû íàïðÿæåíèé è òîêîâ, îòëè÷à-

þùèåñÿ îò ïî÷òè èäåàëüíûõ äèàãðàìì,

ïðèâåäåííûõ â ïðåäûäóùåé ñòàòüå.

Ñðàçó ïîñëå âûêëþ÷åíèÿ òðàíçèñ-

òîðà VT1 íà äèàãðàììå íàïðÿæåíèÿ

íà ñòîêå íàáëþäàåòñÿ äîñòàòî÷íî óç-

êèé âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ, îáû÷íî çíà-

÷èòåëüíîé âåëè÷èíû, ìíîãîêðàòíî

ïðåâûøàþùåé âõîäíîå íàïðÿæåíèå

(ñì. ðèñ. 2à).

Íàëè÷èå íàêîïëåííîé ýíåðãèè

W= i

× L

/2 â èíäóêòèâíîñòè ðàññå-

ÿíèÿ L

òðàíñôîðìàòîðà Ò1 ïðè âûê-

ëþ÷åíèè âûçûâàåò ðåçîíàíñíûé ïåðå-

õîäíûé ïðîöåññ íà ñòîêå òðàíçèñòîðà

VT1. Ïîñêîëüêó âåëè÷èíà èíäóêòèâ-

íîñòè ðàññåÿíèÿ ìàëà, òî ýòîò ïðîöåññ

èìååò îòíîñèòåëüíî íåáîëüøóþ äëè-

òåëüíîñòü, è èãîëü÷àòûé âûáðîñ ðîæ-

äàåòñÿ, êàê è â ÎÏÏ.

Îäíàêî çäåñü èìåþòñÿ çàìåòíûå

îòëè÷èÿ îò ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ

â ÎÏÏ.

Âî-ïåðâûõ, ëåãêî çàìåòèòü, ÷òî â

ÎÏÏ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå ôîðìèðó-

åòñÿ ñ ïîìîùüþ èíòåãðàòîðà, óñðåäíè-

òåëÿ — âûõîäíîãî LC-ôèëüòðà, ò.å.

íàïðÿæåíèå, ïîñòóïàþùåå ñ âûõîäíîé

îáìîòêè âî âðåìÿ èìïóëüñà (ïðÿìîé

õîä) ïðèíöèïèàëüíî áîëüøå âûõîäíî-

ãî. À âûõîäíàÿ îáìîòêà, ñîîòâåòñòâåí-

íî, èìååò êîëè÷åñòâî âèòêîâ, àäåêâàò-

íîå èìïóëüñíîìó íàïðÿæåíèþ íà îá-

ìîòêå.

ÍÀ×ÀËÜÍÀß ØÊÎËÀ ÏÎÑÒÐÎÅÍÈß

ÈÌÏÓËÜÑÍÛÕ DC/DÑ-ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÅÉ

(×ÅÒÂÅÐÒÛÉ ÊËÀÑÑ)

Àëåêñàíäð Ãîí÷àðîâ, ê.ò.í., ãåíåðàëüíûé êîíñòðóêòîð ãðóïïû êîìïàíèé «Àëåêñàíäåð Ýëåêòðèê»,

êîîðäèíàòîð ÐÀÏÈÝÏ — Ðîññèéñêîé àññîöèàöèè ïðîèçâîäèòåëåé èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîïèòàíèÿ

Ðèñ. 1. Ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè îäèíàðíîãî

îäíîòàêòíîãî îáðàòíîõîäîâîãî

ïðåîáðàçîâàòåëÿ

Â ÷åòâåðòîé ñòàòüå öèêëà «Íà÷àëüíàÿ øêîëà» ðàññìàòðèâàþòñÿ

ðåàëüíûå ïðîöåññû, ïðîèñõîäÿùèå â îäíîòàêòíîì îáðàòíîõîäîâîì

ïðåîáðàçîâàòåëå (ÎÎÏ) è îäíîòàêòíîì ïðÿìîõîäîâîì ïðåîáðàçîâà-

òåëå (ÎÏÏ) ñ ó÷åòîì ðàñïðåäåëåííûõ ïàðàçèòíûõ ïàðàìåòðîâ.

Â ñòàòüå àíàëèçèðóþòñÿ îñîáåííîñòè ðåæèìîâ ðàáîòû òðàíçèñòîðîâ

âûõîäíîãî êàñêàäà, ñðàâíèâàþòñÿ õàðàêòåðèñòèêè ÎÎÏ è ÎÏÏ, äà-

þòñÿ êðèòåðèè âûáîðà îïòèìàëüíîé ñõåìû äëÿ ðåøåíèÿ êîíêðåòíîé

çàäà÷è.

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ

107

«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹5’ 2003

Â ÎÎÏ âûõîäíîå íàïðÿæåíèå

ôîðìèðóåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ñ âû-

õîäíîé îáìîòêè âî âðåìÿ ïàóçû (îá-

ðàòíûé õîä). À âûõîäíàÿ îáìîòêà,

ñîîòâåòñòâåííî, èìååò êîëè÷åñòâî

âèòêîâ, àäåêâàòíîå âûõîäíîìó íàïðÿ-

æåíèþ.

Â ðåçóëüòàòå êîëè÷åñòâî âèòêîâ

âûõîäíîé îáìîòêè ÎÏÏ âñåãäà ïðèí-

öèïèàëüíî áîëüøå êîëè÷åñòâà âèòêîâ

âûõîäíîé îáìîòêè ÎÎÏ.

Çäåñü, óâàæàåìûé ÷èòàòåëü ÷åòâå-

ðîêëàññíèê, ìû äåëàåì î÷åíü âàæíûé

âûâîä.

Ïðè îäèíàêîâûõ âèòêàõ ïåðâè÷-

íûõ îáìîòîê îäèíàðíîãî ïðÿìîõîäî-

âîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ ÎÏÏ è îäè-

íàðíîãî îáðàòíîõîäîâîãî ïðåîáðàçî-

âàòåëÿ ÎÎÏ êîýôôèöèåíò òðàíñ-

ôîðìàöèè òðàíñôîðìàòîðà ÎÎÏ

âñåãäà ìåíüøå, ÷åì ó òðàíñôîðìàòî-

ðà ÎÎÏ.

Ò.å. âòîðè÷íàÿ îáìîòêà ÎÎÏ èìå-

åò ìàëî âèòêîâ è â ÎÎÏ èìååòñÿ

áîëüøàÿ, ÷åì â ÎÏÏ ðàçíèöà ìåæäó

âèòêàìè ïåðâè÷íîé è âòîðè÷íîé îá-

ìîòîê òðàíñôîðìàòîðà. Ýòî îáóñëîâ-

ëèâàåò çíà÷èòåëüíî õóäøèå óñëîâèÿ

ìàãíèòíîé ñâÿçè îáìîòîê â ÎÎÏ è

êàê ñëåäñòâèå, áîëüøóþ èíäóêòèâ-

íîñòü ðàññåÿíèÿ ïåðâè÷íîé îáìîòêè

òðàíñôîðìàòîðà â ÎÎÏ.

Ïîýòîìó â ÎÎÏ ýíåðãèÿ âûáðîñà

W áîëüøå, ÷åì ýíåðãèÿ â ÎÏÏ, à

èãîëü÷àòûé âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ íà

ñòîêå òðàíçèñòîðà VT1 âñåãäà âûøå è

áîëüøå ïî äëèòåëüíîñòè, ÷åì â ÎÏÏ!

Âî-âòîðûõ, çàòóõàþùèå êîëåáà-

íèÿ èãîëü÷àòîãî âûáðîñà â ÎÏÏ ïðî-

èñõîäÿò âîêðóã ëèíèè íàïðÿæåíèÿ

âõîäíîãî ïèòàíèÿ è äàëåå ïî îáðàçó-

þùåé «ïóïêà». Â ÎÎÏ çàòóõàþùèå

êîëåáàíèÿ èãîëü÷àòîãî âûáðîñà ïðî-

èñõîäÿò âîêðóã ïðèâåäåííîãî ê ïåð-

âè÷íîé îáìîòêå âûõîäíîãî íàïðÿæå-

íèÿ, ò.å. âîêðóã ëèíèè íàïðÿæåíèÿ

ïèòàíèÿ ïëþñ ïðèâåäåííîå âûõîäíîå

íàïðÿæåíèå.

Â ðåçóëüòàòå:

Ïðè îäèíàêîâîé êîíñòðóêöèè

òðàíñôîðìàòîðà, â ÎÎÏ èñõîäíûé

ïàðàçèòíûé âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ íà

ñòîêå ñèëîâîãî òðàíçèñòîðà çíà÷è-

òåëüíî áîëüøå ïî óðîâíþ è ýíåðãå-

òèêå, ÷åì àíàëîãè÷íûé âûáðîñ â

ÎÏÏ.

Íà äèàãðàììå òîêà íà ðèñóíêå 2á

ïðè âêëþ÷åíèè òðàíçèñòîðà VT1 òàê-

æå êàê è â ÎÏÏ, íàáëþäàåòñÿ

«ðîã» — òðåóãîëüíûé âûáðîñ òîêà ñ

âûñîêî÷àñòîòíûì ïåðåõîäíûì ïðî-

öåññîì. Ïîÿâëåíèå äàííîãî âûáðîñà

ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî âêëþ÷åíèå òðàí-

çèñòîðà VT1 îáû÷íî ïðîèñõîäèò ïðè

çíà÷èòåëüíîì íàïðÿæåíèè íà åãî ñòî-

êå, ò.å. òðàíçèñòîðó VT1 ïðè âêëþ÷å-

íèè ïðèõîäèòñÿ ðàçðÿæàòü íà ñåáÿ çà-

ðÿæåííóþ äî áîëüøîé âåëè÷èíû åì-

êîñòü Ñ2. Äà è âûõîäíîé äèîä VD1

åùå íàõîäèòñÿ â ïðîâîäÿùåì ñîñòîÿ-

íèè, â ðåçóëüòàòå ïðè âêëþ÷åíèè

òðàíçèñòîðà VT1 îáðàçóåòñÿ êîðîòêîå

çàìûêàíèå âûõîäíîé îáìîòêè òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1 íà âûõîäíîé êîíäåíñà-

òîð Ñ1. Íî äëÿ ýòîãî ñëó÷àÿ âåëè÷è-

íó ýêñòðàòîêà, ê ñ÷àñòüþ, îãðàíè÷è-

âàåò èíäóêòèâíîñòü ðàññåÿíèÿ òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1.

Äëÿ ïðåäîõðàíåíèÿ ñèëîâîãî òðàí-

çèñòîðà ÎÎÏ îò ïðîáîÿ è îò ãóáè-

òåëüíîé ïåðåãðóçêè ïî òîêó â ïåðâóþ

î÷åðåäü íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü òîëü-

êî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðû. Îíè èìåþò

óíèêàëüíûå äèíàìè÷åñêèå õàðàêòå-

ðèñòèêè è ïåðåãðóçî÷íóþ ñïîñîá-

íîñòü. À ãëàâíîå, ÷òî ó íèõ ïðàêòè-

÷åñêè îòñóòñòâóåò ÿâëåíèå âòîðè÷íîãî

ïðîáîÿ, íå ïîçâîëÿþùåå íàäåæíî èñ-

ïîëüçîâàòü â âûñîêî÷àñòîòíûõ ÎÎÏ

áèïîëÿðíûå òðàíçèñòîðû.

Êðîìå òîãî, ïðèíèìàþòñÿ ñïåöè-

àëüíûå ñõåìíûå ðåøåíèÿ, çàùèùàþ-

ùèå òðàíçèñòîðû ïî íàïðÿæåíèþ è

ïî òîêó. Öåïî÷êà R1Ñ3 êðàòêîâðå-

ìåííî áåðåò íà ñåáÿ óìåíüøàþùèéñÿ

ðàáî÷èé òîê îáìîòêè w1, ÷òî ïîçâîëÿ-

åò áûñòðî è ýëåãàíòíî (ò.å. áåç ïîòåðü

è ïåðåãðóçîê) âûêëþ÷èòüñÿ òðàíçèñ-

òîðó VT1 ïðè îòíîñèòåëüíî ïëàâíîì

íàðàñòàíèè íàïðÿæåíèÿ íà ñòîêå. Çà-

ìåäëåíèå ñêîðîñòè èçìåíåíèÿ òîêà â

îáìîòêå w1 íà ýòàïå âûêëþ÷åíèÿ

òðàíçèñòîðà VT1 ñíèæàåò âåëè÷èíó

èãîëü÷àòîãî âûáðîñà íàïðÿæåíèÿ íà

ñòîêå (âñïîìíèòå ôîðìóëó äëÿ èí-

äóêòèâíîñòè). Ðàñïëàòîé çà ýòî ïîëî-

æèòåëüíîå äåéñòâèå ÿâëÿåòñÿ äîïîë-

íèòåëüíàÿ íàãðóçêà òðàíçèñòîðà VT1

íà ýòàïå âêëþ÷åííîãî ñîñòîÿíèÿ, âåäü

çàðÿæåííûé êîíäåíñàòîð Ñ3 ïðèõî-

äèòñÿ ðàçðÿæàòü. Òàêèì îáðàçîì, ñ

ïîìîùüþ öåïî÷êè R1C3 ôîðìèðóåòñÿ

òðàåêòîðèÿ âûêëþ÷åíèÿ òðàíçèñòîðà

VT1.

Èíäóêòèâíîñòü ðàññåÿíèÿ òðàíñ-

ôîðìàòîðà Ò1 (èíîãäà äàæå ïàðàçèò-

íîå ÿâëåíèå ïîìîãàåò!) òàêæå ìîæåò

ñ÷èòàòüñÿ ñõåìíîé ìåðîé, ò.ê. ÷àñòî

åå äåéñòâèå â ÎÎÏ, ðàáîòàþùèõ íà

âûñîêèõ ÷àñòîòàõ, äîïîëíÿþò ôåððè-

òîâîé áóñèíêîé è ò.ï., îäåâàåìîé íà

âûâîä îáìîòêè w1 òðàíñôîðìàòîðà

Ò1. Âåäü ðîëü èíäóêòèâíîñòè ðàññåÿ-

íèÿ äâîÿêà. Ñ îäíîé ñòîðîíû îíà âû-

çûâàåò âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ íà ñòîêå

òðàíçèñòîðà VT1 — «èãîëêó», íî ñ

äðóãîé — îíà íå ïîçâîëÿåò ðàçâèòüñÿ

ýêñòðàòîêó ÷åðåç VT1 ïðè åãî âêëþ÷å-

íèè, îãðàíè÷èâàÿ áðîñîê òîêà.

Ñ «èãîëêîé» áîðþòñÿ ñ ïîìîùüþ

ðàçëè÷íûõ öåïî÷åê, íàïðèìåð VD2,

C3, R1 íà ðèñóíêå 1. Ýòà öåïî÷êà îã-

ðàíè÷èâàåò, îáðåçàåò âûáðîñ íàïðÿ-

æåíèÿ, êàê ïîêàçàíî êðàñíîé ëèíèåé

íà ðèñóíêå 2à.

Äîïîëíèòåëüíûå öåïî÷êè, òèïà ïî-

êàçàííûõ íà ñõåìå R4C6, R2C4, R3C5

èñïîëüçóþòñÿ äëÿ óìåíüøåíèÿ óðîâíÿ

ïîìåõ, ðîæäàþùèõñÿ â îáìîòêàõ, â

ýëåìåíòàõ ïå÷àòíûõ ïëàò, â âûâîäàõ

êîìïîíåíòîâ è ò.ä. âñëåäñòâèå ðåçêèõ

èçìåíåíèé íàïðÿæåíèé è òîêîâ.

Â îáùåì, ãëàâíîå — â ÎÎÏ äîñòà-

òî÷íî ìíîãî ïðåäïîñûëîê äëÿ îïðåäå-

ëåííûõ ïîòåðü ÊÏÄ ïî ñðàâíåíèþ

ñ ÎÏÏ.

Äóìàéòå.

Èòàê, ïîñëå íåáîëüøîãî îòäûõà

ïîãîâîðèì î âûáîðå ñèëîâîãî òðàí-

çèñòîðà.

ÂÛÁÎÐ ÑÈËÎÂÎÃÎ

ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÀ ÎÏÏ

ÏÎ ÍÀÏÐßÆÅÍÈÞ È ÒÎÊÓ

Ïðîäîëæèì íàøå ðàññìîòðåíèå

ïðîñòåéøåãî ÎÎÏ ñ âîïðîñà âûáîðà

òðàíçèñòîðîâ è äèîäîâ ïî íàïðÿæå-

íèþ è òîêó.

Ïîñìîòðèì íà äèàãðàììû, ïîêàçàí-

íûå íà ðèñóíêå 2. Êàê áû ìû íå îáðå-

çàëè ñ ïîìîùüþ ðàçëè÷íûõ öåïî÷åê

ïàðàçèòíûé âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ íà

ñòîêå ñèëîâîãî òðàíçèñòîðà VT1, âñå

ðàâíî íåîáõîäèìî îðèåíòèðîâàòüñÿ íà

òî, ÷òî â ñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå îí ìî-

æåò äîñòèãàòü çíà÷åíèÿ 10 – 20% îò

ñóììàðíîãî íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ è

ïðèâåäåííîãî ê ïåðâè÷íîé îáìîòêå âû-

õîäíîãî íàïðÿæåíèÿ.

Ïðè ìàêñèìàëüíîì íàïðÿæåíèè ïè-

òàíèÿ, êîãäà äåéñòâóåò ìèíèìàëüíûé

êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ èìïóëüñîâ, â

ñîîòâåòñòâèå ñ ïðàâèëîì ‹4 (ðàâåí-

ñòâî âîëüò-ñåêóíäíîé ïëîùàäè íóëþ çà

ïåðèîä) ëåãêî âû÷èñëèòü:

Ðèñ 2. Äèàãðàììû íàïðÿæåíèÿ è òîêà

ñòîêà ñèëîâîãî òðàíçèñòîðà ÎÎÏ

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ

108

Òåë.: (095) 925-6047

http://www.elcp.ru

âûõ

âõ.ìàêñ

× @

ìèí

/(1 – @

ìèí

)

ñ.ìàêñ

âõ.ìàêñ

× @

ìèí

/(1 — @

ìèí

âõ.ìàêñ

/(1 — @

ìèí

)

Òàêæå çàïèøèòå ñîîòíîøåíèå äëÿ

ÎÎÏ (ïðîâåðüòå, âûâîäèòñÿ ëè îíî èç

ðåãóëèðîâî÷íîé õàðàêòåðèñòèêè), êàê

ìèí

ìàêñ

/(@

ìàêñ

× (1 – Ê) + Ê)).

Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ïðåîáðàçîâà-

òåëåé íàïðÿæåíèÿ âíà÷àëå îáû÷íî çà-

äàþòñÿ çíà÷åíèåì ìàêñèìàëüíîãî êî-

ýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ. Äëÿ ïðåîá-

ðàçîâàòåëåé, ðàáîòàþùèõ îò íèçêèõ

âõîäíûõ íàïðÿæåíèé, âîçüìåì, íàï-

ðèìåð 0,66.Òîãäà ìèíèìàëüíûé êîýô-

ôèöèåíò çàïîëíåíèÿ ïðè äâóêðàòíîì

èçìåíåíèè íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ

(Ê = 2) áóäåò â ñîîòâåòñòâèè ñ íåëè-

íåéíîé ðåãóëèðîâî÷íîé õàðàêòåðèñ-

òèêîé ðàâåí 0,5. Óâàæàåìûé ÷èòàòåëü

ìîæåò ïðîäåëàòü âû÷èñëåíèÿ è ãåî-

ìåòðè÷åñêè, ïîëüçóÿñü ïðàâèëîì ¹4.

Òîãäà U

ñ.ìàêñ

=2× U

âõ.ìàêñ

Òàêèì îáðàçîì, åñëè áû «èãîë-

êè» — âûáðîñà èç-çà äåéñòâèÿ èíäóê-

òèâíîñòè ðàññåÿíèÿ íå áûëî, òî óæå

ïðèøëîñü áû âûáèðàòü òðàíçèñòîð VT1

íà äâîéíîå ìàêñèìàëüíîå íàïðÿæåíèå

ïèòàíèÿ. Äàëåå áåðåì 10 – 20% íà

èãîëü÷àòûé âûáðîñ è 20 – 40% çàïàñ ïî

íàïðÿæåíèþ, äëÿ îáåñïå÷åíèÿ íåîáõî-

äèìîé íàäåæíîñòè. Â ðåçóëüòàòå äëÿ

ÎÎÏ ñ òèïîâûì äâóêðàòíûì èçìåíåíè-

åì íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ïîëó÷àåì:

c.ìàêñ

=Ê

çàï

× (1,1 … 1,2) × 2 ×

× U

âõ.ìàêñ

= (2,7 … 3,4) × U

âõ.ìàêñ

= (3 … 4) × U

âõ.ìàêñ

Âûáîð òðàíçèñòîðà ïî òîêó äëÿ

ñòàáèëèçèðîâàííîãî ÎÎÏ òàêæå êàê

è äëÿ ÎÏÏ ïðîèçâîäèòñÿ èñõîäÿ èç

âûõîäíîé ìîùíîñòè ÎÏÏ Ðâûõ,

ÊÏÄ, âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ U

âõ

(ñêîñ

âåðõóøêè äèàãðàììû òîêà ïîêà íå

ó÷èòûâàåì).

Ñðåäíèé òîê çà ïåðèîä I

ñ1

=Ð

âûõ

/(ÊÏÄ × U

âõ.ìèí

). Èìïóëüñíûé

òîê ïîëó÷àåòñÿ äåëåíèåì ýòîãî âûðàæå-

íèÿ íà @, ñîîòâåòñòâóþùèé Uâõìèí,

íàïðèìåð @

ìàêñ

= 0,66. Òîãäà, ñ ó÷åòîì

«ðîãà» (Ê

= 1,2 … 1,5) ïîëó÷àåì

ñ.ìàêñ1

= (1,2 … 1,5) × Ð

âûõ

× Ê/(ÊÏÄ ×

× U

âõ.ìàêñ

× @

ìàêñ

). Äëÿ U

âõ.ìàêñ

ìîæíî

ïîëó÷èòü I

ñ.ìàêñ2

= (1,2 … 1,5) ×

×Ð

âûõ

/ (ÊÏÄ × U

âõ.ìàêñ

× @

ìèí

), â íàøåì

ñëó÷àå @

ìèí

= 0,5. Ñäåëàâ íåîáõîäèìûå

âû÷èñëåíèÿ, äëÿ Ê = 2 ïîëó÷àåì I

ñ.ìàêñ1

áîëüøå I

ñ.ìàêñ2

. Çäåñü âûáèðàåì I

ñ.ìàêñ1

Àâòîð ðåêîìåíäóåò äëÿ âûáîðà

òðàíçèñòîðà VT1 ïî òîêó â ïðîñòåé-

øåì ÎÎÏ (òèïîâîé ÊÏÄ = 0,8, äà è

ñêîñ âåðõóøêè íåîáõîäèìî ó÷åñòü, à

ýòî ïðèìåðíî 1,2) èñïîëüçîâàòü ñîîò-

íîøåíèå:

ñ.ìàêñ

= (1,2 … 1,5) × (1,2 … 1,4) ×

× 1,2 × Ð

âûõ

× Ê/(ÊÏÄ × U

âõ.ìàêñ

× @

ìàêñ

)=(7…10)× Ð

âûõ

âõ.ìàêñ

Ñ òàêèì âûáîðîì òîêà ìîæíî ñìè-

ðèòüñÿ, ó÷èòûâàÿ áîëüøóþ ïåðåãðó-

çî÷íóþ ñïîñîáíîñòü ÌÎÏ òðàíçèñòî-

ðîâ ïî òîêó, âñå-òàêè ýòî ýíåðãåòèêà,

îáóñëîâëåííàÿ èìïóëüñíûì ïðèíöè-

ïîì äåéñòâèÿ. À âîò ìèðèòüñÿ ñ áîëü-

øèì êîýôôèöèåíòîì ïðåâûøåíèÿ íàï-

ðÿæåíèÿ íà ñòîêå â ÎÏÏ íå âñåãäà

âîçìîæíî. Ïðåäñòàâüòå, ÷òî ìàêñè-

ìàëüíîå âõîäíîå íàïðÿæåíèå 372 Â!

(âûïðÿìëåííîå íà âåðõíåì ïðåäåëå

+20% íàïðÿæåíèå 220 Â). Â ýòîì ñëó-

÷àå íåîáõîäèìî ïðèìåíÿòü ÌÎÏ-òðàí-

çèñòîðû ñ ìàêñèìàëüíûì íàïðÿæåíèåì

ñòîêà 1116…1488 Â, êîòîðûå òåîðåòè-

÷åñêè îáëàäàþò çàìåòíî õóäøèìè

ñâîéñòâàìè ïî áûñòðîäåéñòâèþ è ïî

ñîïðîòèâëåíèþ êàíàëà, ÷åì áîëåå íèç-

êîâîëüòíûå òðàíçèñòîðû è, ñàìîå ãëàâ-

íîå, êîòîðûõ ïðàêòè÷åñêè íåò!

ÊÀÊ ÁÛÒÜ?

Îáû÷íî ïóòåì ñóùåñòâåííîãî ñíè-

æåíèÿ ÊÏÄ (ñ 80% äî 75 — 70%), à ýòî

ñîâñåì íåíóæíîå ëèøíåå òåïëî è ïåðåã-

ðóçêà âõîäíîãî èñòî÷íèêà ýíåðãèè,

çíà÷èòåëüíî óâåëè÷èâàþò ìîùíîñòü öå-

ïî÷åê R2C4 è R1C3VD2. Òàêæå èñ-

ïîëüçóþò ñëîæíûå ìåòîäû íàìîòêè

òðàíñôîðìàòîðà, íàïðàâëåííûå íà

óìåíüøåíèå èíäóêòèâíîñòè ðàññåÿíèÿ.

Â ðåçóëüòàòå óìåíüøàþò èãîëü÷àòûé

âûáðîñ íà ñòîêå òðàíçèñòîðà äî

2 – 5%.

Ýòî ïîçâîëÿåò, êàê ìèíèìóì íà

20% óìåíüøèòü òðåáîâàíèÿ ê òðàí-

çèñòîðó ïî íàïðÿæåíèþ, â íàøåì íå-

ðåàëüíîì ñåòåâîì ñëó÷àå ïîÿâëÿþòñÿ

öèôðû 893…1190 Â. Óæå ëó÷øå, ò.ê.

ìîæåò ïðîéòè òðàíçèñòîð ñ íàïðÿæå-

íèåì 900 Â, à òàêèå òðàíçèñòîðû ñ

óäîâëåòâîðèòåëüíûìè õàðàêòåðèñòè-

êàìè âûïóñêàåò íåñêîëüêî ôèðì.

Äàëåå íà ïîìîùü â ýòîì íàïðàâëå-

íèè ðåøåíèÿ ïðîáëåìû ïðèõîäèò

òîëüêî âàðèàíò ñ óìåíüøåíèåì ìàêñè-

ìàëüíîãî êîýôôèöèåíòà çàïîëíåíèÿ.

Äëÿ ñåòåâûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîïèòà-

íèÿ ïî ñõåìå ÎÎÏ îáû÷íî èñïîëüçó-

þò @

ìàêñ

= 0,4 – 0,5. Òîãäà ìîæíî ðå-

êîìåíäîâàòü:

c.ìàêñ

âõ.ìàêñ

/(1 - @

ìèí

)=Ê

çàï

× (1,02 … 1,05) × 1,4 × U

âõ.ìàêñ

= (1,7 … 2) × U

âõ.ìàêñ

À ýòî óæå ðåàëüíûé ñëó÷àé, ò.ê.

ìîæíî ïðèìåíÿòü øèðîêî ðàñïðîñò-

ðàíåííûå òðàíçèñòîðû íà 700 Â. Õî-

òÿ çàìåòèì, ÷òî äëÿ ÊÏÄ ðàáîòà ñ

ìåíüøèìè êîýôôèöèåíòàìè çàïîëíå-

íèÿ èìïóëüñîâ íå ñàìîå ðàäîñòíîå äå-

ëî — ðàñòóò ïîòåðè.

Íî êàê æå óìåíüøèòü ïàðàçèòíûé

âûáðîñ íàïðÿæåíèÿ áåç ñíèæåíèÿ

ÊÏÄ, êàê èñïîëüçîâàòü ýíåðãèþ ýòî-

ãî âûáðîñà â ìèðíûõ öåëÿõ?

Çäåñü óâàæàåìûé ÷èòàòåëü âñïîì-

íèì î çàìå÷àòåëüíîé ñõåìå, ðàññìîò-

ðåííîé âî âòîðîì êëàññå.

ÅÙÅ ÐÀÇ ÇÀÌÅ×ÀÒÅËÜÍÀß

ÑÕÅÌÀ

Ýòî òîò æå êîñîé ïîëóìîñò, íî äëÿ

ÎÏÏ (ñì. ðèñ. 3).

Â ýòîé ñõåìå ýíåðãèÿ ïàðàçèòíûõ

âûáðîñîâ íàïðÿæåíèÿ ðåêóïåðèðóåò-

ñÿ â ïåðâè÷íûé èñòî÷íèê ïèòàíèÿ ñ

ïîìîùüþ äèîäîâ VD3. ×òî è ïîçâî-

ëÿåò ñîõðàíèòü âûñîêèé ÊÏÄ.

È ñàìîå ãëàâíîå — ýòà ñõåìà ïîç-

âîëÿåò èìåòü ñàìîå íèçêîå íàïðÿæå-

íèå íà ñòîêå ñèëîâûõ òðàíçèñòîðîâ

VT1. Îíî íå ïðåâûøàåò íàïðÿæåíèå

ïèòàíèÿ U

âõ

. Êîíå÷íî, óâàæàåìûé

÷èòàòåëü ïîíèìàåò, ÷òî ñèëîâûå òðàí-

çèñòîðû äîëæíû îòêðûâàòüñÿ è çàê-

ðûâàòüñÿ îäíîâðåìåííî.

Ñõåìà êîñîãî ïîëóìîñòà ìîæåò ýô-

ôåêòèâíî ïðèìåíÿòüñÿ â ÎÎÏ, ïðåä-

íàçíà÷åííûõ äëÿ ðàáîòû ñ ïîâûøåí-

íûìè âõîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè ïèòà-

íèÿ. Êàê ìû ðàíåå óêàçûâàëè, ýòà çà-

ìå÷àòåëüíàÿ ñõåìà ïîçâîëÿåò èñïîëü-

çîâàòü îòíîñèòåëüíî äåøåâûå ñèëîâûå

òðàíçèñòîðû ñ íåâûñîêèì ïðîáèâíûì

íàïðÿæåíèåì. Â ýòîì ñëó÷àå îäèí èç

åå íåäîñòàòêîâ, ò.å. ïîñëåäîâàòåëüíîå

âêëþ÷åíèå íà ïóòè ðàáî÷åãî òîêà îá-

ìîòêè w1 òðàíñôîðìàòîðà Ò1 äâóõ

òðàíçèñòîðîâ, ñãëàæèâàåòñÿ òåì, ÷òî

íèçêîâîëüòíûå òðàíçèñòîðû èìåþò ïî-

íèæåííîå ñîïðîòèâëåíèå îòêðûòîãî

êàíàëà, âñëåäñòâèå ÷åãî áîëüøèõ ïî-

òåðü ìîùíîñòè íå ïðîèñõîäèò.

ÒÀÊ ÊÒÎ ÆÅ ËÓ×ØÅ,

ÌÅÐÑÅÄÅÑ ÈËÈ ÏÅÆÎ?

Ò.å. îäèíàðíûé îäíîòàêòíûé îáðàò-

íîõîäîâîé ïðåîáðàçîâàòåëü èëè îäè-

íàðíûé îäíîòàêòíûé ïðÿìîõîäîâîé

ïðåîáðàçîâàòåëü, ÎÎÏ èëè ÎÏÏ. Ïî-

Ðèñ 3. Ñõåìà ÎÎÏ — êîñîé ïîëóìîñò

ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: èñòî÷íèêè ïèòàíèÿ

109

«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹5’ 2003

ñìîòðèòå íà äîðîãè (äëÿ ýòîãî ëó÷øå

âðåìåííî ïåðåíåñòèñü çà ðóáåæ). Åçäÿò

è òå, è äðóãèå, à èíîãäà Ïåæî äàæå ÷à-

ùå âñòðå÷àþòñÿ, ÷åì Ìåðñåäåñû.

Âîò è íà ýòîò âîïðîñ, óâàæàåìûé

÷èòàòåëü, íå òîðîïèòåñü îòâå÷àòü.

Äàâàé ïðîâåäåì íåêîòîðûå ñðàâíå-

íèÿ.

Ïî ìàêñèìàëüíîìó íàïðÿæåíèþ

íà ñèëîâîì òðàíçèñòîðå äëÿ îäèíàð-

íîãî îäíîòàêòíîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ

íàïðÿæåíèÿ, åñëè íå èñïîëüçóåòñÿ çà-

ìå÷àòåëüíàÿ ñõåìà êîñîãî ïîëóìîñòà,

íåîáõîäèìî

c.ìàêñ

=(4…5)× U

âõ.ìàêñ

äëÿ ÎÏÏ è

c.ìàêñ

=(3…4)× U

âõ.ìàêñ

äëÿ ÎÎÏ

Ò.å. çäåñü Ïåæî çàìåòíî îáãîíÿåò.

Ïî ìàêñèìàëüíîìó òîêó:

ñ.ìàêñ

= (7 … 8 … 10) × Ð

âûõ

âõ.ìàêñ

îíè ïðàêòè÷åñêè îäèíàêîâû.

Ïî âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàòü çà-

ìå÷àòåëüíóþ ñõåìó êîñîãî ïîëóìîñòà

íàøè Ïåæî (ÎÎÏ) è Ìåðñåäåñ

(ÎÏÏ) èäóò âðîâåíü.

Êîíå÷íî, ñõåìîòåõíè÷åñêè ÎÎÏ

ïðîùå ÎÏÏ. Îñîáåííî, êîãäà â ïîïó-

ëÿðíûõ æóðíàëàõ ðèñóåòñÿ òîëüêî óï-

ðîùåííàÿ ñèëîâàÿ ÷àñòü, ýòàê ýëåìåíòîâ

íà ïÿòü — øåñòü. Òîãäà áðîñàåòñÿ â ãëà-

çà, ÷òî â ÎÎÏ âûõîäíîãî äðîññåëÿ-òî

íåò! Êîíå÷íî, ýòî õîðîøî, ìîòî÷íûõ

ýëåìåíòîâ ìåíüøå. Îäíàêî â ðåàëüíîé

ñõåìå, ñîäåðæàùåé âñåãäà íå îäèí äåñÿ-

òîê êîìïîíåíòîâ — óâàæàåìûé ÷èòà-

òåëü, íå áåðèòå ñõåìû èç ðåêëàìíûõ ñòà-

òåé! — êîëè÷åñòâåííîå ðàçëè÷èå â êîì-

ïîíåíòàõ ÎÎÏ è ÎÏÏ íèâåëèðóåòñÿ.

Äàëüíåéøåå ðàññëåäîâàíèå ýòîãî

äåòåêòèâíîãî ìîìåíòà ïðèâîäèò ê ñëå-

äóþùèì ñðàâíåíèÿì è âîïðîñàì.

×òî ëó÷øå: èìåòü äâà ìîòî÷íûõ

ýëåìåíòà, êàæäûé èç êîòîðûõ îïòèìè-

çèðîâàí ïî ýëåêòðîìàãíèòíûì è

êîíñòðóêòèâíûì ïàðàìåòðàì âñëåä-

ñòâèå ïðèíöèïèàëüíîé âîçìîæíîñòè

ðàçäåëèòü ôóíêöèè òðàíñôîðìàòîðà è

äðîññåëÿ â ðàçíûå êîìïîíåíòû äëÿ

ÎÏÏ, èëè èìåòü íåäîîïòèìèçèðîâàí-

íûé òðàíñôîðìàòîð íà ïëîõîì äëÿ

òðàíñôîðìàòîðà ìàãíèòîïðîâîäå äðîñ-

ñåëÿ è îäíîâðåìåííî èìåòü äðîññåëü,

êîòîðîìó ÿâíî ìåøàþò òðàíñôîðìà-

òîðíûå àòðèáóòû â ÎÎÏ?

×òî ëó÷øå äëÿ íàäåæíîñòè: èìåòü

íà âûõîäå öåëóþ ãèðëÿíäó àëþìèíè-

åâûõ (çàòî î÷åíü äåøåâûõ) èëè â ëó÷-

øåì ñëó÷àå òàíòàëîâûõ èëè êåðàìè-

÷åñêèõ (íî è òå, è äðóãèå áåçóìíî äî-

ðîãè) êîíäåíñàòîðîâ â ÎÎÏ èëè çíà-

÷èòåëüíî ñîêðàòèòü êîëè÷åñòâî âû-

õîäíûõ êîíäåíñàòîðîâ, ïåðåëîæèâ

çíà÷èòåëüíóþ äîëþ ôóíêöèè ôèëüò-

ðàöèè íà âûõîäíîé äðîññåëü â ÎÏÏ?

×òî ëó÷øå äëÿ ìàññîâîãî ïðîèçâî-

äñòâà: ìîòàòü òîëüêî îäèí ìíîãî îá-

ìîòî÷íûé êîìïîíåíò èëè ìó÷èòñÿ ñ

íàìîòêîé äâóõ ðàçíîðîäíûõ íåóíè-

ôèöèðîâàííûõ êîìïîíåíòîâ?

Äàëåå ñþäà ñïîðùèêè ìîãóò äîáà-

âèòü, ÷òî ñ ÎÎÏ ãîðàçäî ëåã÷å ðåàëè-

çîâûâàòü øèðîêèé äèàïàçîí èçìåíå-

íèÿ âõîäíîãî íàïðÿæåíèÿ, äðóãèå àð-

ãóìåíòèðîâàíî äîêàæóò, ÷òî â ÎÏÏ

âñå-òàêè ïóòü ïðîõîæäåíèÿ ýíåðãèè

ïðè ïðåîáðàçîâàíèè êîðî÷å è ïðÿìåå

(ìîæåò áûòü, ïîýòîìó îí ïðÿìî õî-

äèò?) è, êàê ñëåäñòâèå, ÊÏÄ ÷óòü âû-

øå è ò.ä., è ìíîãîå ò.ï.

Íàó÷íûé è ïðîèçâîäñòâåííûé

îïûò àâòîðà ñóðîâî ïîêàçàë, ÷òî:

Çàðàíåå, àïðèîðè, ïðè âûáîðå

ñòðóêòóðû îäíîòàêòíîãî ïðåîáðàçî-

âàòåëÿ íàïðÿæåíèÿ íåâîçìîæíî îò-

äàòü ïðåäïî÷òåíèå ÎÏÏ èëè ÎÎÏ,

îðèåíòèðóÿñü òîëüêî íà ýíåðãåòè÷åñ-

êèå õàðàêòåðèñòèêè: òîê, íàïðÿæå-

íèå, ìîùíîñòü, ÊÏÄ.

Ñàìè ïîíèìàåòå, èíà÷å áîëüøèí-

ñòâî åçäèëî áû òîëüêî íà Ìåðñåäåñàõ

èëè òîëüêî íà Ïåæî.

Íåîáõîäèìî, â êàæäîì êîíêðåò-

íîì ñëó÷àå ÎÁßÇÀÒÅËÜÍÎ ïîäðîá-

íî ðàññìîòðåòü îáà âàðèàíòà. È ïðè-

íèìàòü âî âíèìàíèå íå òîëüêî íàïðÿ-

æåíèÿ, òîêè, ìîùíîñòè, äèàïàçîíû

èõ èçìåíåíèÿ, ïîâåäåíèå ýíåðãåòè÷åñ-

êèõ õàðàêòåðèñòèê â ïðîãíîçèðóåìûõ

êðèòè÷åñêèõ è ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ.

Íåîáõîäèìî ðàññìîòðåòü òîíêîñòè

òåõíîëîãèè ïðîèçâîäñòâà, êîíñòðóê-

òèâíûå ïðèíöèïû, çàêëàäûâàåìûå â

èçäåëèå, óñëîâèÿ òåïëîïåðåäà÷è, âà-

ðèàíòû êîìïîíîâêè, îãðàíè÷åíèÿ ïî

âûáîðó ðàáî÷åé ÷àñòîòû, íåîáõîäè-

ìîñòü èëè âðåäíîñòü äðîáëåíèÿ êðóï-

íîðàçìåðíûõ ìîòî÷íûõ êîìïîíåíòîâ

íà ÷àñòè, òðåáîâàíèÿ íèçêîïðîôèëü-

íîñòè è ìíîãîå äðóãîå.

Òàêèì îáðàçîì, âûáîð ìîæåò

áûòü ñäåëàí òîëüêî ñ ó÷åòîì ìíîæå-

ñòâà êîíêðåòíûõ óñëîâèé è îãðàíè-

÷åíèé, â ðÿäå ñëó÷àåâ êîíñòðóêòèâ-

íî-òåõíîëîãè÷åñêîãî è ïðîèçâîä-

ñòâåííîãî ïëàíà, íåæåëè ýëåêòðè÷åñ-

êîãî è íàó÷íîãî.

Íó à êàê æå áûòü ñ ðåêîìåíäàöè-

ÿìè íåêîòîðûõ ó÷åíûõ, êîòîðûå ãðà-

íèöó ïðèìåíÿåìîñòè ÎÎÏ è ÎÏÏ

ïðèâîäÿò â âèäå óêàçóþùåãî ìîùíî-

ñòíîãî ðàçäåëåíèÿ?

Àâòîð (óëûáàÿñü) äóìàåò, ÷òî ïî-

ëåò ó÷åíîé ìûñëè íå îãðàíè÷åí…

ÈÒÀÊ, ÄÎÐÎÃÎÉ È ÓÂÀÆÀÅÌÛÉ

×ÈÒÀÒÅËÜ È Ó×ÅÍÈÊ!

Äîëæåí Âàñ ïîçäðàâèòü, åñëè Âû

âíèìàòåëüíî, ñ êàðàíäàøîì â ðóêàõ

èçó÷àëè ìàòåðèàëû âñåõ ÷åòûðåõ

êëàññîâ, ïðîèçâîäèëè ñâîè ïîäñ÷åòû

(à èíîãäà è âûÿâëÿëè íåáîëüøèå ëÿ-

ïû àâòîðà, íàïðèìåð, êîýôôèöèåíò

íàïðÿæåíèÿ ïðè âûáîðå òðàíçèñòîðà

ÎÏÏ â îäíîé èç ôîðìóë äîëæåí

áûòü íå 2,8, à 2,4) —

Âû çàêîí÷èëè Íà÷àëüíóþ Øêîëó

è ïåðåõîäèòå â ïÿòûé êëàññ áåç ýêçà-

ìåíîâ.

Äàëüøå, â ñëåäóþùèõ êëàññàõ ìû

ïîãîâîðèì î áîëåå çàäóì÷èâûõ, íî íå

ìåíåå èíòåðåñíûõ è óâëåêàòåëüíûõ

ìîìåíòàõ ïðîôåññèîíàëüíûõ ðåøå-

íèé â îáëàñòè èìïóëüñíûõ DC/DC-

ïðåîáðàçîâàòåëåé.

Íî ýòî óæå áóäåò Ñðåäíÿÿ øêîëà.

Âíèìàòåëüíî ñëåäèòå çà âûïóñêàìè

«Ýëåêòðîííûõ êîìïîíåíòîâ»: ïîêóïàé-

òå æóðíàëû, äàðèòå çíàêîìûì, ïðèíî-

ñèòå àâòîðó äëÿ äà÷è àâòîãðàôà!

ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ ÏÈÒÀÍÈß: ñõåìîòåõíèêà

«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹6

′′

2003

Â ïåðâûõ ÷åòûðåõ ñòàòüÿõ-êëàññàõ

ìû ïðàêòè÷åñêè óæå ðàññìîòðåëè ñà-

ìûå âàæíûå îñíîâû ïîñòðîåíèÿ èì-

ïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé. Ìîæíî

áûëî áû ñ÷èòàòü, ÷òî íà÷àëüíàÿ øêî-

ëà îêîí÷åíà è ìû âìåñòå ñ ÷èòàòåëÿ-

ìè-ó÷åíèêàìè ïåðåõîäèì â ñðåäíþþ

øêîëó. Îäíàêî èìååòñÿ íåñêîëüêî

ðàçäåëîâ â äàííîé ïðèêëàäíîé íàóêå,

áåç êîòîðûõ ïðèìåíÿòü íà ïðàêòèêå

ïîëó÷åííûå çíàíèÿ áóäåò òðóäíîâàòî.

Ïîýòîìó åñòü ïðåäëîæåíèå ïîó÷èòüñÿ

åùå íåìíîãî. À óæ ïîòîì ïåðåéòè â

ñðåäíþþ è äàëåå â âûñøóþ øêîëó.

Íàìåòèì ñëåäóþùåå äâèæåíèå â

íàøåì îáðàçîâàíèè â ðàìêàõ íà÷àëü-

íîé øêîëû.

Â ïÿòîì è øåñòîì êëàññàõ ìû

ïðîéäåì ñäâîåííûå è äâóõòàêòíûå

ïðåîáðàçîâàòåëè, â ñåäüìîì — ïðåîá-

ðàçîâàòåëè ñ íóëÿìè íàïðÿæåíèÿ è

íóëÿìè òîêà, íó à åñëè áóäóò âîçìîæ-

íîñòè, â âîñüìîì ïîãîâîðèì î ïîìå-

õàõ è òåïëîâûõ ïðîáëåìàõ.

Èòàê, ÷òî æå ìû óçíàëè î íàèáî-

ëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ èìïóëüñíûõ

ïðåîáðàçîâàòåëÿõ — îäèíàðíîì ïðÿ-

ìîõîäîâîì ïðåîáðàçîâàòåëå ÎÏÏ è

îäèíàðíîì îáðàòíîõîäîâîì ïðåîáðà-

çîâàòåëå ÎÎÏ, íå áåç óìûñëà îáî-

çíà÷åííûõ íàìè, êàê ñâîåîáðàçíûå

Ìåðñåäåñ è Ïåæî (àâòîð íàäååòñÿ,

÷òî íîìåðà æóðíàëîâ ñ ïðåäûäóùè-

ìè ñòàòüÿìè-êëàññàìè ÷èòàòåëè ñî-

õðàíèëè)?

Ìû çíàåì, ÷òî â ÎÏÏ ôóíêöèè

ãàëüâàíè÷åñêîé ðàçâÿçêè, òðàíñôîð-

ìèðîâàíèÿ íàïðÿæåíèÿ è òîêà è

ôóíêöèè ôèëüòðàöèè, ïðåîáðàçîâà-

íèÿ âñåãî èìïóëüñíîãî â àíàëîãîâîå

÷åòêî ðàçäåëåíû ìåæäó òðàíñôîðìà-

òîðîì è äðîññåëåì. Â ÎÎÏ ýòè

ôóíêöèè â îñíîâíîì ñîâìåùåíû â

îäíîì ýëåìåíòå — â äðîññåëå-òðàíñ-

ôîðìàòîðå.

Ìû âûâåëè, ÷òî â ÎÏÏ ìàãíèòîï-

ðîâîä òðàíñôîðìàòîðà ìîæåò ïåðå-

ìàãíè÷èâàòüñÿ ïî ñèììåòðè÷íîé ïåò-

ëå ãèñòåðåçèñà, èñïîëüçóÿ ìàêñèìàëü-

íûé äèàïàçîí èíäóêöèè, â òî âðåìÿ

êàê â ÎÎÏ ìàãíèòîïðîâîä òðàíñôîð-

ìàòîðà íàõîäèòñÿ ïîä äåéñòâèåì îä-

íîíàïðàâëåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ è

ïîñòîÿííî íàìàãíè÷åí.

Ãëàâíûé ãåðîé — «âëàñòåëèí êî-

ëåö» â òðàíñôîðìàòîðå ÎÏÏ — òîê

íàìàãíè÷èâàíèÿ, à â òðàíñôîðìàòîðå

(äðîññåëå) ÎÎÏ èìååòñÿ ãëàâíàÿ ãåðî-

èíÿ — èíäóêòèâíîñòü îáìîòîê. Ðåãó-

ëèðîâî÷íàÿ õàðàêòåðèñòèêà ÎÏÏ —

ëèíåéíà, à ÎÎÏ — íåëèíåéíà, õîòÿ

ýòî è íå òàê óæ ïëîõî, èáî òàêèå æå

èçìåíåíèÿ @ â ÎÎÏ, êàê â ÎÏÏ,

ïðèâîäÿò ê áîëüøèì èçìåíåíèÿì âû-

õîäíîãî íàïðÿæåíèÿ. Ò.å. ÎÎÏ ðåãó-

ëèðóåòñÿ â áîëåå øèðîêèõ ïðåäåëàõ

ìåíüøèìè óñèëèÿìè.

Ìû ñäåëàëè âàæíûé âûâîä, ÷òî

çàðàíåå, àïðèîðè, íåâîçìîæíî îò-

äàòü ïðåäïî÷òåíèå ÎÏÏ èëè ÎÎÏ,

îðèåíòèðóÿñü òîëüêî íà ýíåðãåòè-

÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè.

Íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü âî âíèìà-

íèå íå òîëüêî íàïðÿæåíèÿ, òîêè,

ìîùíîñòè, äèàïàçîíû èõ èçìåíåíèÿ,

ïîâåäåíèå ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñ-

òèê â ïðîãíîçèðóåìûõ êðèòè÷åñêèõ è

ïåðåõîäíûõ ðåæèìàõ. Îáÿçàòåëüíî

ïðèäåòñÿ ðàññìîòðåòü òîíêîñòè òåõíî-

ëîãèè ïðîèçâîäñòâà, êîíñòðóêòèâíûå

ïðèíöèïû, çàêëàäûâàåìûå â èçäåëèå,

óñëîâèÿ òåïëîïåðåäà÷è, âàðèàíòû

êîìïîíîâêè, îãðàíè÷åíèÿ ïî âûáîðó

ðàáî÷åé ÷àñòîòû, íåîáõîäèìîñòü èëè

âðåäíîñòü äðîáëåíèÿ êðóïíîðàçìåð-

íûõ ìîòî÷íûõ êîìïîíåíòîâ íà ÷àñòè,

òðåáîâàíèÿ íèçêîïðîôèëüíîñòè è

ìíîãîå äðóãîå.

Îáúåêòèâíûé âûáîð ìåæäó ÎÏÏ

èëè ÎÎÏ ìîæåò áûòü ñäåëàí òîëüêî

ñ ó÷åòîì ìíîæåñòâà êîíêðåòíûõ óñëî-

âèé è îãðàíè÷åíèé, â ðÿäå ñëó÷àåâ

êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêîãî è

ïðîèçâîäñòâåííîãî ïëàíà, íåæåëè

ýëåêòðè÷åñêîãî è íàó÷íîãî.

Ãîâîðÿ ñ óëûáêîé — ìû íå ñìîã-

ëè óçíàòü, ÷òî ëó÷øå, Ìåðñåäåñ èëè

Ïåæî. Íî çàòî óçíàëè óíèâåðñàëü-

íóþ ñõåìó ñ íå ñîâñåì ñåðüåçíûì íàç-

âàíèåì — êîñîé ïîëóìîñò, êîòîðàÿ

îêàçàëàñü ïàëî÷êîé-âûðó÷àëî÷êîé è

äëÿ ÎÏÏ è äëÿ ÎÎÏ â ñëó÷àÿõ, êîã-

äà äàæå óíèêàëüíûå ñâîéñòâà ÌÎÏ-

òðàíçèñòîðîâ ïî áûñòðîäåéñòâèþ, ïå-

ðåãðóçî÷íîé ñïîñîáíîñòè è îòñóò-

ñòâèþ âòîðè÷íîãî ïðîáîÿ íå ïîìîãà-

þò — â ñëó÷àÿõ ðàáîòû ñ ïîâûøåí-

íûìè âõîäíûìè íàïðÿæåíèÿìè.

Çäåñü âíèìàòåëüíûé ÷èòàòåëü âîç-

ìîæíî ñïðîñèò — à çà÷åì íàì ïîíà-

äîáèëèñü òàíêèñòû è âåëîñèïåä? Äå-

ëî â òîì, ÷òî â ýòîì êëàññå ìû ïîãî-

âîðèì î ñäâîåííûõ îäíîòàêòíûõ ïðå-

îáðàçîâàòåëÿõ íàïðÿæåíèÿ, â êîòî-

ðûõ ïðîãëÿäûâàþò àíàëîãèè ñ äâóìÿ

ïåäàëÿìè (äâóìÿ ðóêàìè, äâóìÿ íîãà-

ìè è ò.ï.).

Ïåðåõîäèì â ïÿòûé êëàññ

Çà÷åì íóæíî ñäâàèâàòü èìïóëüñ-

íûå ïðåîáðàçîâàòåëè íàïðÿæåíèÿ?

Êîíå÷íî, íå òîëüêî çàòåì, ÷òîáû óâå-

ëè÷èòü ìîùíîñòü â íàãðóçêå. Äàâàéòå

ïîñìîòðèì íà ïðîáëåìû ïîâûøåíèÿ

÷àñòîòû èìïóëüñíûõ ïðåîáðàçîâàòå-

ëåé êàê ñðåäñòâî ìèíèàòþðèçàöèè ñ

ïîçèöèé ýëåìåíòíîé áàçû.

Íàèáîëåå òðóäíî äàåòñÿ ïîâûøå-

íèå ÷àñòîòû äëÿ ñèëîâûõ òðàíçèñòî-

ðîâ. Ïðåäñòàâüòå, ÷òî ïðè êàæäîì

âêëþ÷åíèè ñèëîâîé òðàíçèñòîð ïî÷òè

ìãíîâåííî ðàçðÿæàåò ñàì íà ñåáÿ

ñîáñòâåííûå åìêîñòè, ñâÿçàííûå ñ åãî

ñòîêîì, ïî÷òè ìãíîâåííî ðàçðÿæàåò

(çàðÿæàåò) âñå åìêîñòè êîíñòðóêöèè,

ÍÀ×ÀËÜÍÀß ØÊÎËÀ ÏÎÑÒÐÎÅÍÈß

ÈÌÏÓËÜÑÍÛÕ DC/DC-ÏÐÅÎÁÐÀÇÎÂÀÒÅËÅÉ

(ÏßÒÛÉ ÊËÀÑÑ)

«Äâà òàíêèñòà — äâà âåñåëûõ äðóãà…»*

* Âåñåëûõ äðóçåé-òàíêèñòîâ, êàê èçâåñòíî, áûëî ÷óòü áîëüøå, íî íå â ýòîì ñóòü. Ïîïðîáóéòå

ïîêðóòèòü ïåäàëè âåëîñèïåäà îäíîé íîãîé. Íå î÷åíü ïîýòè÷íî? Äâóìÿ êîíå÷íî ñïîñîáíåå, ìîù-

íîñòü áîëüøå — äâèãàåòñÿ áûñòðåå.

Àëåêñàíäð Ãîí÷àðîâ, ê.ò.í., ãåíåðàëüíûé êîíñòðóêòîð ãðóïïû êîìïàíèé «Àëåêñàíäåð

Ýëåêòðèê», êîîðäèíàòîð ÐÀÏÈÝÏ – Ðîññèéñêîé àññîöèàöèè ïðîèçâîäèòåëåé èñòî÷íèêîâ

ýëåêòðîïèòàíèÿ

ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ ÏÈÒÀÍÈß: ñõåìîòåõíèêà

http://www.elcp.ru

Òåë.: (095) 741-7701

ñîåäèíÿþùèå ñòîê ñ øèíàìè ïèòàíèÿ.

Òàêæå èìåþòñÿ ýêñòðàòîêè, âûçâàí-

íûå ìîìåíòàìè êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ

â ìàãíèòíûõ öåïÿõ ïðè ïåðåêëþ÷åíèè

âûõîäíûõ äèîäîâ è ò.ï. Â ðåçóëüòàòå

îäèí ðàç çà ïåðèîä ñèëîâîé òðàíçèñ-

òîð èñïûòûâàåò çíà÷èòåëüíûå òîêî-

âûå ïåðåãðóçêè ïðè âêëþ÷åíèè. Åñòå-

ñòâåííî, ïðè ïîâûøåíèè ÷àñòîòû ñè-

ëîâûì òðàíçèñòîðàì ïðèõîäèòñÿ âñå

òðóäíåå, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ â âèäå âñå

áîëüøåãî íàãðåâà (òåðÿåòñÿ ÊÏÄ).

Òàê è äî áåäû — âûõîäà èç ñòðîÿ —

íåäàëåêî.

À âîò ëåã÷å âñåãî ïîâûøåíèå ÷àñ-

òîòû ïåðåíîñÿò ðåàêòèâíûå ýëåìåí-

òû, òðàíñôîðìàòîðû, äðîññåëè, êîí-

äåíñàòîðû ôèëüòðîâ, ñîáñòâåííî ðà-

äè óìåíüøåíèÿ ðàçìåðîâ êîòîðûõ è

çàòåâàåòñÿ óâåëè÷åíèå ÷àñòîòû. Êñòà-

òè, ïðè íåóìåðåííîì ïîâûøåíèè ÷àñ-

òîòû òåïëîâûå ïîòåðè íàñòîëüêî âîç-

ðàñòàþò, ÷òî óâåëè÷èâàþùèéñÿ îáú-

åì òðåáóåìûõ ñèñòåì îõëàæäåíèÿ äå-

ëàåò âñå ýòè óñèëèÿ áåññìûñëåííû-

ìè. Ãîâîðÿ èíûìè ñëîâàìè, èìååòñÿ

íåêîòîðîå îïòèìàëüíîå çíà÷åíèå ÷àñ-

òîòû, âûøå êîòîðîãî ïîäíèìàòüñÿ

âðåäíî.

Ñõåìû ñäâîåííûõ

ïðåîáðàçîâàòåëåé, ðàññåèâàþùèõ

ýíåðãèþ, íàêîïëåííóþ â ñåðäå÷íèêå

òðàíñôîðìàòîðà è â åãî

èíäóêòèâíîñòè ðàññåÿíèÿ, â òåïëî

Î÷åâèäíà ïîëåçíîñòü ðåøåíèé,

êîãäà çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ÷èñëà ñèëî-

âûõ òðàíçèñòîðîâ, ðàáîòàþùèõ îäèí

ðàç çà ïåðèîä, íî ñ âðåìåííûì ñäâè-

ãîì, îáåñïå÷èâàåòñÿ ïîâûøåíèå ÷àñ-

òîòû èìïóëüñíûõ ïðîöåññîâ â ðåàê-

òèâíûõ ýëåìåíòàõ. Ò.å. ñèëîâûå òðàí-

çèñòîðû ðàáîòàþò ñ íèçêîé ÷àñòîòîé,

à áîëüøèíñòâî ðåàêòèâíûõ ýëåìåí-

òîâ — ñ âûñîêîé (â äàííîì ñëó÷àå —

óäâîåííîé).

Òàêîå ðåøåíèå ÿâëÿåòñÿ ÷àñòíûì

è íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûì ñëó÷à-

åì ìíîãîôàçíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé

íàïðÿæåíèÿ — ôàêòè÷åñêè ìû ðàñ-

ñìàòðèâàåì äâóõôàçíûå ïðåîáðàçîâà-

òåëè. Ïðèíöèïèàëüíîå îòëè÷èå ñäâî-

åííûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé îò òàê íàçû-

âàåìûõ äâóõòàêòíûõ çàêëþ÷àåòñÿ â

èñïîëüçîâàíèè äâóõ òðàíñôîðìàòîðîâ

âìåñòî îäíîãî.

Îáðàòèì âíèìàíèå íà ñõåìû ñäâî-

åííîãî ÎÏÏ (ÑÏÏ) è ñäâîåííîãî

ÎÎÏ (ÑÎÏ), ïîêàçàííûå íà ðèñóí-

êàõ 1 è 2.

Ïåðâàÿ ñõåìà ñîñòîèò èç äâóõ îáú-

åäèíåííûõ ïî âûõîäó ÎÏÏ. Ñèëîâû-

ìè òðàíçèñòîðàìè ïðåîáðàçîâàòåëåé

óïðàâëÿåò äâóõòàêòíàÿ ñõåìà óïðàâ-

ëåíèÿ (ÑÓ), ðàáîòàþùàÿ íà óäâî-

åííîé ÷àñòîòå è ïîäàþùàÿ ïîñëåäîâà-

òåëüíîñòü èìïóëüñîâ íà çàòâîðû ñè-

ëîâûõ òðàíçèñòîðîâ ñî ñäâèãîì íà

180 ãðàäóñîâ.

Ôàêòè÷åñêè çà îäèí ïåðèîä ïåðå-

êëþ÷åíèé êàæäîãî ñèëîâîãî òðàíçèñ-

òîðà âñå ýëåìåíòû ïðåîáðàçîâàòåëÿ

çàäåéñòâóþòñÿ òîëüêî îäèí ðàç, ò.å.

ðàáîòàþò ñ òàêîé æå ÷àñòîòîé. Èñ-

êëþ÷åíèå ñîñòàâëÿþò îáâîäíûå äèî-

äû VD2 è VD2′ ñî ñâîèìè öåïî÷êàìè

è ñàìîå ãëàâíîå — ýëåìåíòû âûõîä-

íîãî ôèëüòðà L1, C1, à òàêæå ýëåìåí-

òû âõîäíîãî ôèëüòðà (óñëîâíî ïîêà-

çàí â âèäå êîíäåíñàòîðà Ñ7), êîòîðûå

ðàáîòàþò íà óäâîåííîé ÷àñòîòå.

Â ðåçóëüòàòå ìîæíî çíà÷èòåëü-

íî óìåíüøèòü îáúåì âûõîäíîãî è

âõîäíîãî ôèëüòðîâ è óëó÷øèòü ïî-

êàçàòåëè ìèíèàòþðèçàöèè ïðåîáðà-

çîâàòåëÿ ïðè óâåëè÷åííîé âûõîäíîé

ìîùíîñòè.

Òåîðèÿ òàêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé

ïîêàçûâàåò, ÷òî ñäâèã èìïóëüñíûõ

ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé óïðàâëåíèÿ ñè-

ëîâûìè òðàíçèñòîðàìè íà 180 ãðàäó-

ñîâ îòâå÷àåò íàèáîëåå îïòèìàëüíîìó

ïðîöåññó ôèëüòðàöèè â âûõîäíîì

ôèëüòðå.

Íàèáîëåå áëèçêàÿ àíàëîãèÿ èç

æèçíè — ïðèâîä âåëîñèïåäà ñ ïî-

ìîùüþ äâóõ íîã, ðàáîòàþùèõ ïî î÷å-

ðåäè.

Ïûòëèâûé ÷èòàòåëü êîíå÷íî

ïðåäëîæèò îáúåäèíèòü äèîäû VD2 è

VD2′ ñî ñâîèìè öåïî÷êàìè â îäèí

áëîê, êàê è àêêóìóëèðóþùèå è ðàñ-

ñåèâàþùèå ýíåðãèþ âûáðîñîâ ýëå-

ìåíòû C2, R1 è C2′, R1′, è â áîëü-

øèíñòâå ñëó÷àåâ áóäåò ïðàâ. Âîîáùå

ñäâîåííûå ïðåîáðàçîâàòåëè äàþò

áîëüøîé ïðîñòîð äëÿ èçîáðåòàòåëü-

íîñòè ðàçðàáîò÷èêà. Ïîïðîáóéòå,

íàïðèìåð, òàê ñâÿçàòü òðàíñôîðìà-

òîðû ñäâîåííîãî ïðåîáðàçîâàòåëÿ,

÷òîáû êàæäûé èç íèõ ïîìîãàë äðó-

ãîìó ðàçìàãíè÷èâàòüñÿ. Â ðåçóëüòà-

òå, åñëè ïîâåçåò, âû ñàìîñòîÿòåëüíî

ïîâòîðèòå ìíîãèå èç äåñÿòêîâ çàðå-

ãèñòðèðîâàííûõ ïàòåíòîâ â äàííîé

îáëàñòè.

Àíàëîãè÷íûå ðàññóæäåíèÿ ïðèìå-

íèìû è äëÿ ñõåìû ÑÎÏ, (ñì. ðèñ. 2).

Ðèñ. 1. Ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè ñäâîåííîãî îäíîòàêòíîãî ïðÿìîõîäîâîãî

ïðåîáðàçîâàòåëÿ — ÑÏÏ

Ðèñ. 2. Ñõåìà ñèëîâîé ÷àñòè ñäâîåííîãî îäíîòàêòíîãî îáðàòíîõîäîâîãî

ïðåîáðàçîâàòåëÿ — ÑÎÏ