Малогабаритные транзисторные преобразователи напряжения с улучшенными показателями качества для устройств радиотехники и средств связи

• Автор: Худяков, Владимир Федорович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1996
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 328 с. : ил.

Введение
1. Классификационный анализ показателей качества транзисторных преобразователей напряжения комплексов УРСС ?
1.1. Основные направления развития современных УВЭП
1.2. Энергетические показатели качества ТЛЕ
1.3. Электрические показатели качества
2. Математическое моделирование и анализ электромагнитных процессов в силовой цепи ТЛИ
2.1. Особенности электромагнитных процессов в цепях ТИН
2.2. Математические модели процесса выключения диодного
ключа
2.3. Математические модели процессов коммутации транзисторного ключа
2.4. Оценка статической нестабильности выходного напряжения ТПН
2.5. Математические модели элементов и процессов для оценки динамической нестабильности выходного напряжения ТПН ?5
Выводы к разделу
3. Анализ и минимизация потерь мощности в элементах силовой цепи ТПН
3.1. Динамические потери мощности в ключевых элементах
3.2. Влияние малых индуктивностей силовой цепи коммутации
на динамические потери мощности в ключевых элементах
3.3. Экспериментальные исследования динамических потерь мощности и схемотехнические методы их минимизаций
3.4. Потери мощности в конденсаторе входного фильтра при наличии индуктивности подводящих шин
Выводы к разделу 3

4. Управление качеством функционирования и улучшение электрических показателей ТПН
4.1. Формирование восходящей СВХ для снижения статической нестабильности выходного напряжения ТПН
4.2. Методы управления качеством функционирования и снижения статической нестабильности выходного напряжения ТПН
4.3. Управление динамической нестабильностью выходного напряжения
4.4. Обеспечение устойчивости стабилизированного ТПН, питаемого источником с индуктивно-емкостным фильтром
Выводы к разделу
5. Проектирование модульных ТПН средней мощности о улуч-

шенными показателями качества
5.1. Основные задачи проектирования модульных УВЭП
5.2. Определение основных характеристик силовых модулей
5.3. Методика расчета потерь мощности и КПД силовых модулей
5.4. Суммирование мощностей силовых модулей ТПН
Выводы к разделу
6. Экспериментальные исследования показателей качества ТПН
6.1. Результаты испытаний макетов и опытных образцов
6.2. Автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс для испытаний ТПН
Выводы к разделу
Заключение
Литература

В состав современных радиотехнических комплексов, содержащих устройства радиотехники и средств связи (УРСС) и предназначенных душ приема, обработки и передачи информации, как правило, входят устройства вторичного электропитания (УБЭП), построенные на базе преобразователей напряжения средней мощности от ОД до 2 кВт. Совершенствование комплексов УРСС предполагает улучшение эксплуатационных характеристик при более эффективном использовании объема конструкций, что достигается миниатюризацией всех составляющих устройств, среди которых необходимо выделить УВЭП по следующим причинам. Во-первых, эксплуатационные характеристики УРСС в значительной мере зависят от уровня и точности поддержания питающего напряжения, величины пульсаций и помех, то есть от показателей качества УВЭП. Во-вторых, серийно выпускаемые УВЭП на базе преобразователей напряжения имеют относительно низкий уровень миниатюризации (их удельная мощность составляет 15...25 Вт/дм3) и занимают от 25 до 60/5 объема комплекса. Указанные причины обусловливают насущную необходимость и актуальность миниатюризации и улучшения показателей качества преобразователей напряжения как неотъемлемой части комплексов УРСС.
Наиболее перспективными в плане миниатюризации являются УВЭП на базе транзисторных преобразователей напряжения (ТПН) с высокой частотой коммутации ключевых элементов - транзисторов и полупроводниковых диодов. Такие ТПН имеют повышенный КПД и содержат малогабаритные (за счет высокой частоты преобразования) электромагнитные элементы (ЭМЭ) - силовой трансформатор и сглаживающие фильтры. Объем конструкции высокочастотных ТПН в основном определяется размерами теплоотводов, необходимых для рассеивания теряемой в элементах мощности, основную долю которой при высокой частоте преоб-

ных соединений,за счет протекающего тока нагрузки. Особого труда оценка указанных падений напряжения не вызывает и может быть осуществлена на основе методики расчета потерь мощности.
Явно выраженное влияние на ПКФ оказывают климатические факторы и воздействия техносферы. К первым относится изменение температуры окружающей среды. Техносфера объединяет в себя объект -носитель УРСС и расположенные поблизости другие технические системы, являющиеся источниками пульсаций и помех, электромагнитных излучений, механических и температурынх воздействий. Влияние параметров окружающей среды и техносферы на стабильность выходного напряжения в настоящей работе не рассматривавтоя.
Для компенсации воздействия дестабилизирующих факторов на точность поддержания выходного напряжения используется блок управления о каналом 00С. При этом ПКФ зависит от возможностей этого блока по реализации ШИМ, коэффициента передачи канала 00С и коэффициента трансформации силового трансформатора. Следовательно, нестабильность выходного напряжения также зависит от схемотехнических решений силового блока и блока управления.
Кроме того, ПКФ ТИН связан с конструкторско-технологическими параметрами. К ним относятся те факторы, которые влияют на температурный режим работы элементов и, как следствие, на точность поддержания опорного и вместе с ним - выходного напряжения.
Тип и габариты конструкции, применяемый способ охлаждения, технология сборки и монтажа определяют величину распределенных параметров реактивных компонент индуктивного характера, к которым относятся индуктивность монтажа и индуктивность рассеяния трансформатора, зависящая от конструкции последнего и технологии укладки обмоток. Указанные малые индуктивности искажают форму управляющего сигнала силовых транзисторов, вместе с динамическими параметрами ключей влияют на характер нарастания и спада коммутируе-