Книги Постоянно пополняющаяся подборка книг для самодельщиков и не только.
Импульсные источники питания. Теоретические основы проектирования и руководство по практическому применению
Раймонд Мэк - Москва - ИД "Додэка-XXI", 2008 г.
Поделиться этой страницей в:
Перевод с английского. Книга охватывает все основные схемы импульсных преобразователей питания. Обсуждаются проблемы выбора элементов и схемотехнических решений.
Рассматриваются конкретные проекты источников питания.
Импульсные источники питания (ИИП) быстро идут на смену устаревшим линейным источникам питания благодаря своей высокой производительности, улучшенной стабилизации напряжения и малым габаритам. В книге подробно обсуждаются фундаментальные теоретические принципы и методы проектирования импульсных источников питания и приводятся сведения, знание которых не только поможет инженерам оптимизировать выбор серийных источников питания для своих проектов, но и позволит им разрабатывать собственные оригинальные схемы ИИП. Книга ориентирована на читателей, желающих глубже вникнуть в суть работы импульсных источников питания и их проектирования, не забираясь при этом в математические «дебри». Особое внимание уделяется выбору соответствующих компонентов, таких, как дроссели и трансформаторы, с учётом обеспечения безопасной и надёжной работы схем ИИП. На примере предложенных автором оригинальных проектов иллюстрируются те или иные компромиссы, к которым непременно приходится прибегать при разработке импульсных источников питания.
Рассматриваются как сетевые источники питания, так и преобразователи постоянного напряжения (DC/DC).
Книга охватывает все основные схемы импульсных источников питания, включая обратноходовые и прямоходовые преобразователи, мостовые, понижающие, повышающие и комбинированные схемы.
В качестве примеров приведены практические схемы 220-вольтового сетевого импульсного источника питания и 110-вольтового источника бесперебойного питания.
8.4. Выбор сердечника для повышающего преобразователя
Глава 9. Выбор трансформатора
9.1. Характеристики трансформатора
9.2. Вопросы безопасности
9.3. Анализ практических конструкций
9.4. Выбор сердечника трансформатора прямоходового преобразователя
9.5. Сердечники для обратноходовых преобразователей
9.5.1. Выбор сердечника для индуктивно-связанных дросселей в обратноходовом преобразователе
Глава 10. Пример проектирования инвертора «точной синусоиды»
10.1. Технические требования
10.2. Общее описание конструкции
10.3. Проектирование предварительного стабилизатора
10.4. Проектирование выходного преобразователя
10.5. Проектирование Н-моста
10.6. Проектирование схемы управления мостом
Глава 11. Сетевой источник питания для компьютера
11.1. Установочные требования
11.2. Первичный источник питания
11.3. Преобразователь постоянного напряжения (DC/DC)
11.4. Выбор диода
11.5. Расчёт дросселей
11.6. Расчёт конденсаторов
11.7. Расчёт трансформатора
Предметный указатель
ПРЕДИСЛОВИЕ
Эта книга предназначена для тех, кто хочет понять принцип работы импульсного источника питания. Я хочу научить вас грамотно формулировать требования к сетевому источнику питания. Прочитав эту книгу, вы получите достаточно информации для самостоятельного проектирования преобразователя DC/DC. Я включил в книгу несколько глав по основам аналогового проектирования специально для тех, чья специальность не связана с аналоговыми схемами. Опираясь на эти основы, я расскажу, как проектировать и рассчитывать практические импульсные источники питания. Те, кто силён в аналоговой схемотехнике, указанные главы могут пропустить.
Существует два обширных класса источников питания: линейные и импульсные. В линейных источниках питания используется непрерывное управление выходным напряжением. Импульсные источники питания представляют собой системы с временной дискретизацией, в которых для управления выходным напряжением используются прямоугольные управляющие сигналы. В этой книге рассматривается каждая из разновидностей импульсных источников питания.
Я привожу математические формулы, как правило опуская подробности их выведения и преобразования. В качестве упражнения читатель может самостоятельно произвести необходимые вычисления.
Благодарности
Как и любая другая работа, эта книга создавалась с участием многих людей. Я хочу выразить свою признательность за большой вклад в моё понимание принципов работы импульсных источников питания авторам книг: «Linear/Switchmode Voltage Regulator Handbook» фирмы Motorola, «HDB-3 Power MOSFET HEXFET Databook» фирмы International Rectifier и «Switch Mode Power Supply» фирмы Philips (превосходная книга, но, к сожалению, доступная только на фирменном сайте).
Хочу также поблагодарить компанию Linear Technology Corporation за предоставленную мне программу SwitcherCAD III. Она предназначена для использования клиентами этой компании, но доступна всем желающим. Большинство схем, представленных в этой книге, первоначально были подготовлены с помощью SwitcherCAD III.
ВВЕДЕНИЕ
Историческая справка
Принципы построения импульсных источников питания (ИИП) используются вот уже более 100 лет (хотя люди и не знали, что речь шла именно об этих принципах). Система зажигания для бензинового двигателя представляет собой не что иное, как самый первый вариант обратноходового источника питания. Затем импульсные источники нашли применение в высоковольтном блоке телевизора. И снова это был элементарный обратноходовой источник питания. Название «обратноходовой» происходит от названия короткого периода времени, за который точка с правой стороны экрана кинескопа перемещалась на левую сторону (так называемый «обратный ход»). Быстрое изменение тока в отклоняющей катушке производит очень большое напряжение. В телевизоре этот эффект использовался для создания большого ускоряющего потенциала, необходимого для работы электронно-лучевой трубки.
Использование импульсных источников питания в массовом применении вплоть до конца 1960-х годов было ограничено функциональными возможностями трёх главных их компонентов: магнитопровода, ключа и выпрямителя. Компоненты для ИИП стали доступными ещё в начале 1960-х с появлением высоковольтных биполярных транзисторов, но в маломощных схемах использовать их было экономически невыгодно до тех пор, пока цена полупроводников не упала до вполне приемлемой. С 1970 года достижения в разработке всех категорий компонентов кардинально изменили ситуацию на рынке источников питания, особенно в тех его секторах, где применение линейных трёхвыводных стабилизаторов было невозможно вследствие их неспособности обеспечить требуемый уровень мощности.
Достижения полупроводниковой электроники тех времён позволяли производить малогабаритные импульсные источники питания с номинальной мощностью несколько десятков ватт. В них использовались ИС, дроссель и пара конденсаторов, и весь стабилизатор напряжения имел габариты меньше, чем габариты импульсного транзистора 1960-х годов в корпусе ТО-3.
Стоимость одного ватта сетевых источников питания упала настолько, что разработчикам стало невыгодно проектировать и изготавливать собственные источники, если не выпускать их в максимально больших количествах. Многие компании представили на рынок линейки источников питания со стандартными выходными напряжениями. Многие из этих компаний могут также за отдельную плату производить модификацию своих стандартных схем под нестандартные напряжения.
Большинство ведущих производителей линейных ИС (Linear Technology, Maxim, TI, National Semiconductor, Analog Devices и др.) предлагают линейки импульсных стабилизаторов, подходящих для локальной стабилизации («point-of-load») или преобразования напряжения. Современные полупроводниковые компоненты производства этих фирм обладают очень малыми габаритами и высокой эффективностью. Это особенно актуально для устройств, питающихся от батареи, когда важную роль играет продолжительность работы между подзарядками. Современные компоненты зачастую сочетают в одном корпусе схему управления, ключ и выпрямители.
Производители пассивных компонентов также были заняты усовершенствованием своей продукции. Компании, производящие магнитные материалы (Ferroxcube, Siemens, Micrometals, подразделение Magnetics компании Spang & Со. и др.), расширили частотный диапазон трансформаторов и дросселей — от нескольких десятков килогерц в 60-х годах до единиц мегагерц в настоящее время. Благодаря этому усовершенствованию современные схемы характеризуются малыми габаритами фильтрующих конденсаторов и магнитных сердечников. Производители конденсаторов также усовершенствовали фильтрующие конденсаторы для импульсных схем. Обычные электролитические конденсаторы обладают очень большим эквивалентным последовательным сопротивлением, вследствие чего при быстро меняющемся постоянном напряжении происходит рассеивание мощности. Если эквивалентный переменный ток будет слишком высоким, эти электролиты могут перегреться и взорваться. Все производители электролитических конденсаторов в настоящее время выпускают линейки конденсаторов с пониженным эквивалентным последовательным сопротивлением.
Автор: nik34 Дата: 19.03.12 в 12:00 Прочтений: 16402
На главную
