автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.12, диссертация на тему:Высокочастотные транзисторные преобразователи постоянного напряжения с применением планарных трансформаторов и дросселей с печатными обмотками

На правах рукописи

МИФТАХУТДИНОВ Раис Каримович

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЛАНАРНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ДРОССЕЛЕЙ С ПЕЧАТНЫМИ ОБМОТКАМИ

Специальность 05.09.12 Силовая электроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском Государственном авиационном институте (техническом университете).

Научный руководитель: д.т.н., профессор Мелешин В. И.

Официальные оппоненты: д.т.н. профессор Поликарпов А. Г.

к.т.н. Шершунов А. П.

Ведущее предприятие: АООТ МИЭА г. Москва Защита состоится "_

¿¿¿¡2-/^ 1997 г

в аудитории кафедры ЭПП в Л^Г часов _ СО _минут

па заседании Диссертационного Совета Д. 053.16.13 Московского энергетического института (технического университета).

Отзывы (в даух экземплярах, заверенные печатью) просим направлять по адресу 111250, Москва, Е-250, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).

Автореферат разослан" /5~ " 1997г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д.053. 16. 13

к.т.н. доцент /V И. Г. Буре

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В электронных и шектронно-механических системах, например, телекоммуникаций, обработки информации, навигационных, широко используются системы распределенного электропитания, в которых преобразователи постоянного напряжения (ППН) являются одними из основных компонентов. Требование снижения габаритов и массы ПНИ и системы электропитания в целом привело к увеличению частоты коммутации в преобразователях энергии от десятков до нескольких согсн килогерц и даже единиц мегагерц, и поставило перед необходимостью решения комплекса взаимосвязанных схемных, конструктивных и технологических проблем. Уменьшение размеров реактивных компонентов и использование печатных плат на металлической основе позволило распространить технологию поверхностного монтажа с высокой плотностью упаковки на силовые дискретные компоненты ППН. Теперь основным ограничивающим фактором снижения размеров устройства стал перегрев компонентов из-за необходимости отвода рассеиваемой мощности потерь из относительного малого объема. Ограничение по перегреву, а также учет требований технологичности и необходимости автоматизации всего процесса производства и контроля для снижения себестоимости ППН и увеличения его надежности привели к необходимости разработай плоских конструкций минимальной высоты. Для электромагнитных компонентов это привело к отказу от традиционных объемных конструкций и созданию новых плоских трансформаторов и дросселей с различными вариантами печатных обмоток, обладающими лучшими характеристиками на высокой частоте по сравнению с традиционными, но имеющими ограничение по максимальному числу витков.

В связи с увеличением частоты и плотности монтажа влияние паразитных параметров значительно возросло. Таким образом, разработка новых топологий преобразователей постоянного напряжения с учетом особенностей плоских электромагнитных компонентов с печатными обмотками, способных работать с малыми потерями на высоких частотах при воздействии паразитных параметров компонентов и конструкции, является важным направлением для создания современных сиаем электропитания.

Пслыо рабоп.1 является теоретический анализ, моделирование, экспериментальное исследование и разработка молумостовых асимметричных преобразователей постоянного напряжения с высокой частотой переключения, наиболее предпочтительных с точки зрения применения плоских трансформаторов и дросселей с печатными обмотками, сочетающих низкие напряжения на силовых ключах в закрытом состоянии с малыми потерями в них в открытом состоянии и нулевыми потерями на переключение в широком диапазоне изменения тока нагрузки и входного напряжения.

Основная идея, положенная в основу работы данного класса преобразователей, - это использование относительно небольшой задержки между включением и выключением синхронно работающих двух силовых ключей для резонансного перезаряда паразитных емкостей этих ключей с целью обеспечения нулевых потерь на переключение.

Задачи, решаемые в диссертации:

- классификация известных ранее и разработка новых структур ППН с высокой частотой коммутации, сочетающих низкие статические и динамические потери в полупроводниковых ключах с возможностью использования плоских трансформаторов и дросселей с печатными обмотками;

- создание математических моделей полумостовых асимметричных преобразователей, адекватно отражающих электромагнитные процессы в них па этапах медленных процессов и процессов переключения;

-получение на основе математических моделей характеристик установившегося режима полумостовых асимметричных преобразователей и всех соотношений, необходимых для расчета элементов силовой части;

- определение на основе математической модели границ работы преобразователей с переключениями при нулевом напряжении;

- разработка рекомендаций по проектированию полумос-тоных асимметричных преобразователей с нулевыми потерями на переключение и пониженным напряжением на выпрямительных

диодах;

разработка малосигнальных моделей исследуемых преобразователей;

- экспериментальная проверка результатом теоретического анализа и их практическая реализация.

Методы исследования При проведении теоретических исследований использовались методы математического анализа, численные методы, методы теории электрических цепей, методы теории автоматического управления, метод усреднения в пространстве состояний. Применялись прикладные программы для расчета и моделирования. Достоверность полученных результатов проверялась на нескольких макетных и опытных образцах.

Научная новизна -создана математическая модель для режимов безразрывного и прерывистого тока в дросселе однотрансформаторпого асимметричного полумостового преобразователя со схемой выпрямления общего вида, позволившая проводить все необходимые расчсгы в установившемся режиме;

-определены условия достижения ПНН и его 1 ранипы для однотрансформаторпого преобразователя;

-предложен новый двухгрансформа горный асимметричный полумостовой преобразователь, имеющий более широкую область применения при одновременном улучшении параметров устройства;

-создана математическая модель двухтрансформаторного асиммсфичпо! о полумостового преобразователя в режимах безразрывного и прерывистого тока в выпрямительных диодах, позволившая проводит!) все необходимые расчет и установившемся режиме;

-определены условия достижения ПНН и сю ¡рапицы для двухтрансформа торного преобразова теля;

-разработана методика оптимизации двухтрансформаторного преобразователя по заданному максимальному обратному напряжению па диодах;

-получена малосигнальная модель двухтрансформаторного преобразователя для режима безразрывного тока в выпрямительных диодах;

Практическая ценность результатов анализа и исследования заключается в следующем:

-предложенная топология двухтрансформаторного преобразователя позволила уменьшить размеры разработанных устройств

-разработанные математические модели однотрансфор-маторного и двухтрансформаторного асимметричных полумостовых преобразователей необходимы для выбора основных элементов силовой части, включая электромагнитные, определения в них электромагнитных нагрузок и потерь;

-найденные условия достижения ПНН для одно- и двухтрансформаторных преобразователей позволяют правильно выбрать параметры таких компонентов, как силовые транзисторы п трансформаторы, для обеспечения минимальной мощности, рассеиваемой в конструкции и получения высоких показателей надежности;

-созданная малосигнальная модель двухтрансформаторного преобразователя позволяет проводить синтез динамических свойств устройств , замкнутых обратными связями;

-разработанные макетные и опытные образцы преобразователей, выполненные по одно- и двухтрансформаторным схемам, и результаты математического моделирования подтвердили правильность теоретических положений, принятых в диссертации.

Основные положения, выносимые на защиту:

- необходимость разработки новых типов высокочастотных преобразователей, отличающихся уменьшенными значениями потерь в элементах силовой части устройства;

- новые топологии асимметричных полумостовых преобразователей;

- полученные расчетные соотношения для определения электромагнитных нагрузок на компоненты, с учетом достижения ИНН при заданных условиях работы;

- малосигнальная модель двухтрансформаторного асимметричного полумостового преобразователя, полученная в точном и приближенном виде, удобном для практического применения;

-методика проектирования одно- и двухтрансформаторных преобразователей в виде программ в среде МАТНСАБ 6+, позволяющая производить расчет и оптимизацию данного класса преобразователей, включая температурный анализ.

Реализация результатов работы:

Результаты работы будут использованы при разработке источников вторичного электропитания в АО "ММП-Ирбис" и в АООТ МИЭЛ.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались:

- на ¡всесоюзном научно-техническом семинаре "Высокоэффективные источники и системы вторичною электропитания РЭА", МДНТП, Москва, 1989г.;

- на научно-технических семинарах кафедры "Микро-элсктронные электросистем" (306) Московского Государственного авиационного института;

- на семинаре НИО СТЭ Московского Государственного авиационного института, апрель 1997г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит и» введения, четырех глав и заключения, изложенных па 115 страницах машинописного текста, иллюстрированного 28 рисунком на 32 страницах; списка литературы, включающего 98 источников на 11 страницах и 6 приложений на 26 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Но введении обоснована актуальное!!' разрабшкн и исследований новых топологий преобразователей постоянного напряжения, способных улучшить массогабаритныс, энергетические и надежностные характеристики систем распределенного электропитания, сформулирована цель работы и задачи исследования, представлены положения, выносимые на защиту, показана их научная новизна и практическая ценность.

В первой главе определены требования к высокочастотным преобразователям постоянного напряжения, как одному из основных компонентов распределенной системы вторичного электропитания. Проведено сравнение основных видов современных транзисторных ППН (табл. 1) на соответствие указанным требованиям и выделен класс преобразователей с мягким переключением, обеспечивающий наилучшие

характеристики. На основе классификации и сравнения различных преобразователей с мягким переключением сделан вывод, что для области относительно высоких входных

папряжсний полумостопыс асимметричные преобразователи являются наиболее оптимальным решением, особенно в случае применения планарных трансформаторов и дросселей с печатными обмотками, которые позволяют снизить потери на высокой

шим Резонансные Квачи-рсэонансные С "мягким" переключением

Счагические потери Н1ПК11С очень высокие высокие низкие

Динамические потер» очень высокие низкие низкие ншкис

Пиковые п.пгряжеиич И 1И и<км высокие в момент Переключения очень высокие высокие низкие

Члсыта 1МСТОЯНН.1Я неременная переменная постоянна»

Уир.иисппс нросгос, ШИМ управляемый генератор част очи постоянное время 0|Кр|.П01 о 11ЛН закрытого состояния комплементар! юе переключение с задержкой

КорстчсскиГ» апянп омьчлнелмю кроет ой II ограйотанный Сложный, м большой степени отработан и большой с-гепени отработан НЬЗЛВЬРГШЛ

Таблица 1

Но второй главе рассмотрен однотрансформаторный асимметричный нолумостовой преобразователь со схемой выпрямления общего пида, создана математическая модель для режимов безразрывною и прерывистого тока в дросселе в установившемся режиме, получены все необходимые соотношения для выбора компонентов силовой часта. Проведен подробный анализ процессов переключения, ввиду их особого значения для снижения потерь на высокой частоте коммутации. При анализе использовалась эквивалентная схема однотрансформаторного преобразователя, показанная на рис.1, которая отличается от реальной схемы добавлением паразитных емкостей Сек параллельно транзисторным ключам и индуктивности рассеивания Ьб последовательно с первичной обмоткой трансформатора Т.

Переключение при нулевом напряжении обеспечивается за счет перезаряда паразитных емкостей МДП транзисторов с помощью энергии, запасенной в индуктивности рассеивания Ья и индуктивности намагничивания 1лп. С этой целью в импульсы управления транзисторами вводится пауза между закрыванием транзистора и открыванием следующего транзистора, в течение которой емкость Сек открывающегося транзистора должна

/

разрядиться до нулевого напряжения. При выполнении ного условия включение транзистора происходит без потерь на перезаряд паразитных емкостей Сс15. В процессе переключения, после закрывания транзистора и до открывания следующего, структура эквивалентной схемы преобразователя изменяется, проходя последовательно ряд этапов. Этапы переключения после закрывания верхнего транзистора и до открывания нижнего транзистора С>2 соответствуют переходу А (этапы АО... А6), а этапы переключения после закрывания нижнего транзистора <Э2 и до открывания верхнего транзистора соответствуют переходу В (этапы ВО... В6).

+ о

— о-

Рис. 1

В зависимости от режима работы преобразователя и от параметров его силовой части возможны 7 различных последовательностей прохождения этапов или путей, из которых только 4 заканчиваются с ПНН. Были получены условия достижения ИНН в нормализованном виде:

hin < In (Условие. 1) и одновременно hln>I) (Условие. 2)

или: hin > In (Усл.1) и одновременно hin > -"■ + —-- (Усл.З)

2 2 In

- обеспечивают ПНН на этапе А2;

In2 ■ М2

Isln > In (Усл. 1) и hin > ,п М +

1У

1+М2 \1+М2 (I+M2/ - обеспечивают ПНН на этапе А5,

(Усл. 4)

где: М --.

К

и '

¿771

т;

к

1п = -*~(п1+н2)-1в\ Ух

2

С1. 2 -■ Г' '~Ь-С

и сл

= + (1п(1-В) + АВ(1-В){1 + [п1(1-В)-п2В]\п1В-п2(1-В)]Ь

1+М-

1п - приведенный к первичной стороне нормализованный ток в

дросселе Ь в конце этапа А1; /л7л - нормализованный ток в индуктивности Ьв в конце этапа А1. Графическая интерпретация условий ПНН показана на рис. 2.

Рис. 2

Паразитная емкость между стоком и истоком полевых транзисторов Сбв зависит от приложенного напряжения, поэтому предложен полуэмпирический метод учета нелинейного характера паразитных емкостей МДП транзисторов. Метод заключается в том, что предварительно с помощью специального эксперимента определяется зависимость энергии перезаряда паразитных

емкостей or приложенного напряжения. Полученная зависимость затем аппроксимируется следующим выражением:

2 1

Wc = — ■ Cds--Jvds ■ Vc} , где:

Cds - емкость, соответствующая напряжению Vds\

Ус - напряжение перезаряда; Wc - энергия перезаряда.

В третьей главе рассмотрен новый предложенный двух-трансформагорный асимметричный полумостовой преобразователь (рис. 3). Силовые транзисторные ключи Q1 и Q2 переключаются комплементарным образом с коэффициентами заполнения D и 1-D соответственно, обеспечивая с помощью емкостного делителя С1 и С2 переменное напряжение, приложенное к первичным обмоткам трансформаторов Т1 и Т2.

Полярность вторичных обмоток выбрана таким образом, что каждый трансформатор работает или как запасающий энергию дроссель, или как трансформатор, передающий энергию в нагрузку, в зависимости от никла D или 1-D. Например, в течение цикла D, когда ключ Q1 замкнут, а ключ Q2 разомнут, трансформатор Т1 через выпрямительный диод DR1 передает энергию в нагрузку R, в го время как трансформатор Т2 накапливает энергию. В течение цикла 1-D, когда ключ Q2 замкнут, а ключ Q1 разомкнут, трансформатор Т2 через выпрямительный диод DR2 передаёт энергию в нагрузку, а трансформатор Т1 накапливает энерг ию. Напряжения и токи на основных элементах силовой части двухгрансформаторною преобразователя показаны на рис. 4.

Анализ работы двухтрансформагориого преобразователя в установившемся режиме позволил получить уравнения для регулировочной характеристики режимов безразрывного и прерывистого тока в диоде в установившемся режиме. Также в результате анализа были получены вес необходимые соотношении для выбора компонентов силовой части.

Регулировочная характеристика для режима безразрывного тока » диоде имссг следующий вид:

у Vs-D-d-D)

N1-P + N2-U-V)' где: N1-W1/W3 и N2=W2/W4 - коэффициенты трансформации трансформаторов Т1 и Т2 соответственно;

Vo - выходное напряжение преобразователя;

Ух - входное напряжение преобразователя;

И - коэффициент заполнения управляющих импульсов верхнего транзистора СИ.

+ о-

О

Рис. 3

у<ьд2

о

1Рг 4

к*

юю |

• ____*____4 Л/Л Л/

юя: *

I I I

о1 '

1Со *

О ¡--

| 1т N2

тп2г

I

К />■ /' Г

(1 Ю)Т

Н

Рис.4

о

На рис. 5 приведены нормализованные регулировочные характеристики двухтрансформаторного преобразователя для режимов безразрывного и прерывистого тока в диоде в установившемся режиме.

Двухтрансформаторный асимметричный полумостовой преобразователь в отличие от однотрансформаторного обладает особенностью, которая позволяет уменьшить обратное напряжение на одном из выпрямительных диодов до заданного уровня. Это позволяет снизить потери в выпрямительном диоде, поскольку более низковольтные диоды имеют меньшее прямое падение напряжения и лучшие частотные характеристики.

I)

""— - режим безразрывного тока;

- г = 0.05 - г = 0.001

- х = 0.01 - т = 0

ип2=2Ьп1, М2=1.ГШ1

Рис. 5

Эта особенность двухтрансформаторного преобразователя связана с тем, что путем выбора неравных коэффициентов трансформации N1 и N2, при соблюдении условия:

= где: ЛГ = ——

•/•го

можно изменять форму регулировочной характеристики, сохраняя максимальное значение на одном и том же уровне. Таким

свойством не обладает однотрансформаторный преобразователь. На рис. 6 показано семейство регулировочных характеристик для разных коэффициентов трансформации N1 и N2. На этом графике:

ы Vo N ■ «у .у I Vo N ■ п Лй

мтах = —- Мтах - —; А/m/л = —- ; Dmax = -7-=-■?*-**

Vsmin 4 Vsmax -JNI + -JN2

Максимальное обратное напряжение на выпрямительных диодах в установившемся режиме определяется следующими выражениями:

Vj = Vo/( 1-Dmax) - для диода DR1; V2 = Vo/Dmin - для диода DR2.

Нормализованные обратные напряжения на диодах определяются следующими выражениями:

где Отт легко находится из регулировочной характеристики:

ч>

N2

Dmin = P-yjP1 - А- -jj-j ; /> = j-

А = -

Vsmax ( N2 Vsmin I V N1 j

Мтах

Mmin

0 Dminl Dmin2 Dmaxl Dmax2 p ]

#1: N1=N2=N;

#2: NJ*N2; Рис.6

#3: ЛН=0, N2=4N

На рис. 7 приведены кривые V2n = V2/Vo нормализованного обратного напряжения на диоде DR2 как функции от Vsmax/Vsmin и N2/NI , а также: Vin = Vl/Vo - нормализованное обратное напряжение на диоде DR1 в функции от N2/NI. Заметим, что нормализованное обратное напряжение на диоде DR1 не зависит от Vsmax/Vsmin. Из этих графиков следует, что обратное напряжение на диоде DR2 снижается с увеличением отношения N2/N1. Обратное напряжение на диоде DR1 при этом медленно увеличивается. Если, например, Vsmax/Vsmin = 2, то при N2/N1 = 6.8 оба диода имеют одинаковое максимальное обратное напряжение. На практике такое большое отличие между коэффициентами трансформации приводит к слишком большой разнице в токах через диоды. Кроме того, при N2/N1>2, образное напряжение на диоде DR2 уменьшается гораздо медленнее, чем при 1<N2/N1<2, поэтому не рекомендуйся увеличивал) соотношение N2/ N1 больше 2.

Vin, V2n 6

-т__г - г -

1 1

I. , I

; I i

У2п; Vsmax/Vsmin—Я Vin

V2n; Vsmax/Vsmin—2 V2n; Vsmax/Vsmin = 1.5 V2n; l'smax/l 'sntin — 1

J 4 5 6 7 H y jo

N2/N1

Рис. 7

Анализ процессов переключения двух трансформаторного преобразователя показал, что во время переключения преобразователь проходит аналогичные этапы, как и для случая однотрансформаторного, хотя уравнения для каждого этапа имеют свои особенности. На основе выполненного анализа для

двухтрансформаторного преобразователя определены условия достижения ПНН и его границы.

В четвертой главе получена малосигнальная модель двухтрансформаторного преобразователя для режима безразрывного тока в выпрямительных диодах методом усреднения пространства состояний. Выведена упрощенная малосигнальная регулировочная характеристика, которая позволяет получить аналитические выражения для нулей и полюсов, определена область применения точной и приближенной модели. Выражение для упрощенной малосигнальной передаточной функции: управляющий сигнал -выходное напряжение, имеет следующий вид:

маькс* ■ 4 ' лш>(»)«1 I Ыст- ' ■» I

/./» (Л/о Со) с*елот( з) ЯоСа Ьп Са

2 s 1

denom1(s)* s t .....— f — ----------------

i c°-Ro Lm N<? C&{ \ - 2 d i 2 (?)

si + (1 - 2d+2c?) UnCe

I la рис. 8 приведены АЧХ и ФЧХ силовой части, построенные по формулам для точной и приближенной модели при следующих параметрах преобразователя:

У\ = ШВ: d - 0.26; Un - 8мкГн; Са = 0.45 мкФ: Ro-З ом; Со = 14мкФ; No = 0,4 Анализ показал, что при выходной емкости Со>10 мкФ приближенная модель с достаточной для практического применения точностью совпадает с точной моделью. Нуль и полюса малосигнальной регулировочной характеристики, вычисленные на основе приближенной модели, имеют следующие значения:

F: = 84.07 кГц; Fpl = 65,94 кГц; Fp2 = 47,93 кГц Двойной нуль функции Fz зависит от индуктивности намагничивания Lm и суммарной емкости емкостного делителя Са, первый двойной полюс Fpl также зависит от Lm , Са и еще от коэффициента заполнения d. Анализ показал, что частоты Fz и Fpl очень близки, и частота Fz превышает Fpl не более, чем в 1,3 раза. Второй двойной полюс Fp2 зависит от Lin , Со, коэффициента трансформации No и d. С увеличением Со этот полюс смещается влево, что необходимо учитывать при выборе цепей коррекции для системы с закнутой петлей отрицательной обратной связи.

_ - график точного ........- - график приближен-

выраження ного выражения

Рис. 8

В заключении сформулированы основные выводы по результатам проведенной работы.

В приложениях приведена принципиальная электрическая схема силовой части одного из опытных образцов двухтрансфор-маторного преобразователя, его характеристики, баланс мощности потерь, краткое описание программы расчета преобразователя и сама программа, сравнение экспериментальных данных с результатами теоретического анализа.

На основе результатов диссертационной работы были спроектированы и изготовлены макеты нескольких одно- и двухтрансформаторных преобразователей с выходными напряжениями от 5 В до 48 В и с выходной мощностью 300-500 Вт.

Характеристики одного из опытных образцов

двухтрансформаторного преобразователя с выходным

напряжением 28 В и током нагрузки 11,6 А приведены ниже:

Электрические параметры:

• Диапазон входного напряжения: 330-410 В

• Выходное напряжение: 28 В ± 1%

• Диапазон тока нагрузки: 0-11,6 А

• Максимальная выходная мощность: 325 Вг

• Минимальный КПД при входном напряжении 380В и токе нагрузки 11.6 А: 91%

• Максимальное отклонение выходного напряжения при изменении входного напряжения: 0,2%

• Максимальное отклонение выходного напряжения при изменении тока нагрузки: 0,2%

• Максимальное отклонение выходного напряжения во всем диапазоне рабочей температуры: 0,5%

• Максимальное отклонение выходного напряжения во время эксплуатации при воздействии всех дестабилизирующих факторов: 2%

• Диапазон подстройки выходного напряжения: ±8%'

• Максимальная пульсация выходного напряжения от пика до пика: 280 мВ

• Максимальный ток перегрузки и короткого замыкания: 13 А

• Максимальное отклонение тока любого модуля от среднего тока остальных модулей при параллельной работе: 5%

Конструктивные параметры:

• Максимальные габаритные размеры: 117x61 * 12,7 мм

• Максимальный вес: 200 г

• Удельная мощность: 3,6 Вт/см3 или 1,63 Вт/г

Эксплуатационные параметры:

• Диапазон рабочей температуры: от -40 до +100 °С

• Напряжение изоляции между входом и выходом: 3000 В перем. напр.

• Напряжение изоляции между входом и корпусом: 1500 В перем. напр.

• Среднее расчетное время наработки на отказ: 200000 час.

• Модуль удовлетворяет требованиям Стандарта на ЭМС по классу А

Дополнитсльнысфункции и особенное!и:

• Частота коммутации преобразователя: 700 кГц

• Включение и выключение но команде

• Температурная защита

• Защита от перенапряжения на выходе

• Защита от включения при пониженном напряжении на входе

• Возможность синхронизации от внешнего генератора

• Наличие сигнала о ненормальной работе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведена классификация известных рапсе и разработка новых структур ППН с высокой частотой коммутации, сочетающих низкие статические и динамические потери в полупроводниковых ключах с возможностью использования плоских трансформаторов и дросселей с печатными обмотками.

2. Предложен новый двух трансформаторный асимметричный полумостовой преобразователь, имеющий более широкую область применения при одновременном улучшении параметров устройстиа.

3. Созданы математические модели полумостовых одно- и двухтрансформаторных асимметричных преобразователей, адекватно отражающие электромагнитные процессы в них па этапах медленных процессов и процессов переключения, и получены вес соотношения, необходимые для расчета элементов силовой части, разработана методика оптимизации двухтрапеформаторного преобразователя по заданному максимальному обратному напряжению на диодах.

4. Определены условия работы преобразователей с переключением при нулевом напряжении, получены выражения для границ ПНН в нормализованном виде, дана методика выбора параметров электромагнитных устройств и силовых ключей для обеспечения режима ПНН с целью исключи м, потери на переключение при заданных режимах работы.

5. Разработана малосигпальпая модель двухтрансформаторного асимметричного полумостового преобразователя в точном и удобном для практического применения.приближенном виде.

6. Выработана методика проектирования одно- и двухтрансформаторных преобразователей с использованием программ в среде МАТНСАГ) 6+, позволяющая производить

расчст и оптимизацию данного класса преобразователей, включая температурный анализ.

Основные результаты работы отражены в следующих публикациях:

1.A. с. 1577034, СССР. МКИ Н02М 7/5387. Резонансный транзисторный преобразователь постоянного напряжения/ Р. К. Мифтахутдинов. - Опубл. 1990, Бюл. № 25.

2. ' А. с. 1578794, СССР. МКИ Н02М 3/337. Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения / Р. К. Мифтахутдинов. - Опубл. 1990, Бюл. №26.

3. Мифтахутдинов Р. К. Высокочастотные плоские трансформаторы и дроссели для импульсных ИВЭП// Высокоэффективные источники и системы вторичного электропитания РЭА: Материалы семинара.-М.: МДНТП, 1989,-С. 30-32.

4. Коротков С. М., Мифтахутдинов Р. К. Полумостовой преобразователь постоянного напряжения с асимметричной коммутацией силовых ключей// Электротехника,-1996.-№ 12,-

С. 21-25.

5. Заявка на патент США от 6 сснт. 1996г. Преобразователь постоянно!о напряжения с уменьшенным обратным напряжением па выпрямительном диоде/ С. Фрсйдлин, В. Мслсшин, Р. Мифшхутдинов, А. Немчинов, (на англ.)

Псч. л. {%,*) Тираж WO

Типография МЭИ. Крионоктармсчшаи, 13