Исследование и разработка преобразователей постоянного напряжения на основе безнамоточного трансдросселя

• Автор: Коротков, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Глава 1. Объединение функций нескольких электромагнитных компонентов в интегрированном электромагнитном компоненте
1.1. Однотактные преобразователя напряжения
1.2. Двухтактные преобразователя напряжения
Выводы по главе 1
Глава 2. Полумостовой преобразователь напряжения с асимметричной коммутацией силовых ключей
2.1. Установившийся режим работы
2.2. Анализ процессов при коммутации силовых ключей
2.3. Малосигнальная модель
Выводы по главе 2
Глава 3. Методика расчета электромагнитного компонента с разделенными магнитными потоками
3.1. Модель электромагнитного компонента
3.2. Эквивалентная электрическая схема электромагнитного компонента
3.3. Эквивалентная электрическая схема трехобмоточного электромагнитного компонента с разделенными магнитными потоками
3.4. Методика расчета потерь в сердечнике электромагнитного компонента
3.5. Методика расчета потерь в обмотках электромагнитного компонента
Выводы по главе 3
Глава 4. Разработка и исследование преобразователя напряжен на основе безнамоточного трансдросселя Выводы по главе 4 Заключение Литература

Современный научно-технический прогресс ведет к значительному расширению области применения электроники. В настоящее время не только космические аппараты, но и самая простая бытовая техника содержит сложные электронные устройства. С каждым годом техника совершенствуется, ее электронная начинка становится все более и более многофункциональной, повышается степень её интеграции, уменьшаются масса и габариты. В свою очередь, блоки питания такой аппаратуры должны соответствовать ей как по массо-габаритным характеристикам, так и по качеству выходного напряжения, эффективности, надежности.
С другой стороны, в условиях жесткой рыночной конкуренции, при массовом производстве на первое место выходит себестоимость продукции, снижение которой довольно часто происходит за счет снижения качества выходного напряжения, а у некоторых образцов "китайской" продукции - и за счет снижения надежности. Снижение себестоимости без ухудшения качества источников питания заставляет искать новые технические решения - новые топологии преобразователей напряжения, новые технологии изготовления входящих в их состав электронных и электромагнитных компонентов, среди которых заметный вклад в стоимость изделия вносят электромагнитные компоненты (ЭМК), процесс изготовления которых содержит большую долю ручного труда. Уменьшить стоимость электромагнитных компонентов можно за счет внедрения новых безнамоточных технологий производства - изготовление печатных обмоток или изготовление ЭМК с обмотками в виде скоб. Уменьшение себестоимости источников питания возможно также за счет объединения функций нескольких электромагнитных компонентов в интегрированном электромагнитном компоненте (ИЭМК).
Объединение нескольких электромагнитных компонентов в ИЭМК возможно при условии совпадения формы напряжения на их обмотках. Это условие выполняется во многих однотактных преобразователях постоянного напряжения, например, в преобразователе Кука (Cuk Converter), SEPIC, обратноходовом преобразователе (Flyback Converter). При несовпадении формы напряжений на обмотках

где Са5 = СЛ7 + Са$2~ суммарная выходная емкость силовых ключей.
Напряжение на первичной обмотке нижнего трансформатора изменяется вместе с следующим образом:
V,(/) = (Ке(г)-У5-О-У0.М,У. (90)
2 +
Когда напряжение у2 достигает значения , отпирается диод 02, и схема переходит в состояние А2 (рис. 16в). Продолжительность состояния А1 равна

(91)
В состоянии А2 напряжение на (22 и ток первичной обмотки трансформаторов изменяются по колебательному закону:
г0(1) = У3.й + Уо-{К,-Ы2)-23-12А-м(а3-1)-Уо-Ы2.^-Соь(а>5-0 , (92)

',(,) = /2л -г) , (93)
ь2 • й>5
где й& и — собственная частота и характеристическое сопротивление контура, образованного индуктивностью рассеяния трансформаторов и емкостью силовых ключей:
--ж*:- (94)
(95)
В зависимости от начальных условий, определяемых режимом работы, возможны три варианта окончания стадии А2:
Вариант 1. Напряжение на (22 достигает нуля при открытых диодах Ш и В2. При этом начинает проводить встроенный диод ключа 02, колебательный процесс заканчивается, и схема переходит в состояние АЗ (рис. 16г). Продолжительность состояния А2 в этом случае составляет