Частотно-резонансный принцип преобразования POWER-ONE TM Докладчик: Жиделёв Андрей январь 2006 года История развития выпрямителей Частотно-резонансные источники питания Повышение КПД до 94% Уменьшение массогабаритных параметров Уменьшение тепловыделения Импульсные источники питания Повышение КПД с 40-55% до 80-85% Снижение материалоёмкости в 2-3 раза Линейные источники питания Резонансные преобразователи Стремление уменьшить габаритные размеры импульсных источников питания путём увеличения рабочих частот преобразователей наталкивается на трудности, связанные с увеличением потерь при переключении ключей. Один из путей решения этой проблемы состоит в том, чтобы использовать схему резонансного преобразователя. Использование резонансной схемы делает напряжение на ключе равным нулю прежде, чем ключ перейдёт состояние открыто или закрыто. Это устраняет потери при переключении, т.е. повышает КПД преобразователя и снижает тепловыделение. Выпрямители с естественным охлаждением PMP 5/7/11/13 Рассмотрим функциональную схему резонансного преобразователя: RMIFilter Rectifier Помехо подавля ющий фильтр Выпря митель Start-up Power Step-up chopper Bulkcapacitors Конденса торы Resonance- Trans form converter er Резонансный Транс преобразоват форма ель тор Rectifier Outputcap. Выпря митель Конденса торы Step-up controller Resonance controller Outputcontroller Повышающий контроллер Резонансный контроллер Выходной контроллер RMIFilter Помехо подавля ющий фильтр Принципиальная схема резонансного преобразователя Рассмотрим основные элементы схемы Ключ Ёмкость Индуктивность Нагрузка Ключ Ёмкость Трансформатор Включение верхнего ключа Описание работы схемы начинается с окончания одного из циклов преобразования, когда трансформатор уже передал энергию нагрузке и оба ключа находятся в открытом состоянии. Верхняя ёмкость заряжена, а нижняя разряжена. При замыкании верхнего ключа начинает течь ток через индуктивность, первичную обмотку трансформатора и обе ёмкости. При этом верхняя емкость разряжается, а нижняя заряжается. Соответственно напряжение на верхней ёмкости падает, а на нижней растёт. Ток через индуктивность постепенно нарастает и соответственно напряжение на ней понижается. I I/2 I/2 I I/2 Ток Напряжение Динамика напряжений на элементах схемы В индуктивности запасается энергия. При максимальном токе через индуктивность напряжение на ней поменяет полярность. I/2 375 10VV + -182,5 182,5 0 V VV+ 192,5 V I 375 10 V V I/2 Ток Напряжение Выключение верхнего ключа и включение нижнего. Отключение верхнего ключа происходит при достижении на нём “нулевого” напряжения и максимального на индуктивности. При этом ток протекает от индуктивности через первичную обмотку трансформатора, ёмкости и диод шунтирующий нижний ключ. I/2 0V 192,5 V I 0V I/2 Ток Напряжение Включение нижнего ключа (второй полупериод) I/2 При замыкании нижнего ключа направление тока изменится. Ток будет протекать через индуктивность, первичную обмотку трансформатора и обе ёмкости. При этом верхняя емкость заряжается, а нижняя разряжается. Соответственно напряжение на верхней ёмкости растёт, а на нижней падает . 0V 192,5 V I/2 I Ток Напряжение Выключение нижнего ключа и включение верхнего. В индуктивности запасается энергия. При максимальном токе через индуктивность напряжение на ней поменяет полярность. Отключение нижнего ключа происходит при достижении на нём “нулевого” напряжения и максимального на индуктивности. I/2 При этом ток протекает от индуктивности через первичную обмотку трансформатора, ёмкости и диод шунтирующий верхний ключ. 0V + 192,5 V I 0V I/2 Ток Напряжение Спасибо за внимание! Жиделёв Андрей Sales Director Power-One LLC Energy Solutions Andrey.Zhidelev@power-one.com Tel: +7 (495) 245-57-74 Mob: +7 (495) 723-20-24 Fax: +7 (495) 245-95-90 www.power-one.com