Книги Постоянно пополняющаяся подборка книг для самодельщиков и не только.
Транзисторная преобразовательная техника
В.И. Мелешин - Москва - Техносфера, 2005 г.
Поделиться этой страницей в:
В монографии изложены принципы преобразований электрической энергии, выполняемых импульсными транзисторными устройствами, и используемые при этом технические решения.
В книге учтены последние достижения в данной области техники, позволяющие создавать устройства и системы высокой надежности, малого объема, рассеивающие минимальную мощность и создающие благоприятные условия работы первичной сети.
Книга будет полезна студентам, изучающим силовую электронику, аспирантам и специалистам, изучающим и разрабатывающим устройства и системы преобразовательной техники.
21.2. Одноканальный драйвер с защитой по току управляемого ключа
21.3. Драйверы IGBT с расширенными функциональными возможностями
21.4. Драйверы, управляющие стойкой транзисторов
ГЛАВА 22. КОНТРОЛЛЕРЫ УПРАВЛЕНИЯ
22.1.Контроллеры управления корректорами коэффициента мощности
22.1.1. Повышающий импульсный регулятор как основа ККМ
22.1.2. Контроллер ККМ
22.2. Контроллеры управления DC-DC преобразователями
22.3. Контроллеры управления мостовыми каскадами методом фазового сдвига
ГЛАВА 23. ИСТОЧНИКИ ОПОРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
23.1. Источники опорного напряжения на стабилитронах
23.2. Регулируемые источники опорного напряжения высокой точности
23.2.1. Формирование участка постоянной мощности в DC-DC преобразователях с применением микросхемы РИОН
23.3.Источники опорного напряжения высокой точности
ГЛАВА 24. ДЕМПФИРУЮЩИЕ ЦЕПИ
24.1. Демпфирующие цепи, подключаемые к транзисторам
24.1.1. Процесс включения транзистора
24.1.2. Процесс выключения транзистора
24.1.3. Демпфирующая цепь без потерь мощности
24.2. Демпфирующие цепи, подключаемые к диодам
24.2.1. Резистивно-емкостные демпфирующие цепи
24.2.2. Насыщающиеся дроссели в качестве ограничителей выбросов напряжения на диодах
ГЛАВА 25. ЗВЕНЬЯ КОРРЕКЦИИ
25.1. Пассивные звенья коррекции
25.2. Звенья коррекции с использованием операционных усилителей
ГЛАВА 26. ПОДАВЛЕНИЕ РАДИОПОМЕХ
26.1. Составляющие кондуктивных радиопомех
26.2. Нормирование радиопомех
26.3. Измерение радиопомех
26.4. Прохождение симметричной и несимметричной составляющих радиопомех от преобразователя к ИРП
26.5. Методы подавления радиопомех, создаваемых преобразователями
26.5.1. Фильтры защиты от радиопомех
26.5.2. Экранирование
ГЛАВА 27. ОТВОД ТЕПЛА
27.1. Способы передачи тепла
27.2. Аналогия с электрическими цепями
27.3. Теплопроводность
27.4. Конвекция
27.5. Удельная мощность преобразователя, ее зависимость от КПД
27.6. Переходные тепловые режимы
ЧАСТЬ V ПРИМЕРЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ГЛАВА 28. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ МАЛОЙ МОЩНОСТИ С НЕПРЕРЫВНЫМ СТАБИЛИЗАТОРОМ НА ВЫХОДЕ
ГЛАВА 29. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТЬЮ 15 ВТ
ГЛАВА 30. DC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ С СИНХРОННЫМ ВЫПРЯМЛЕНИЕМ
ГЛАВА 31. ТРАНЗИСТОРНЫЙ AC-DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ВЫПРЯМИТЕЛЬ)
ГЛАВА 32. ЭЛЕКТРОННАЯ НЕРАССЕИВАЮЩАЯ НАГРУЗКА
32.1. Управление преобразователем 1
32.2. Силовая часть преобразователя 2
32.3. Схема управления ключами преобразователя 2
32.4. Управление преобразователем 2
32.5. Сетевой инвертор
Предисловие
Силовая электроника и ее области, связанные с преобразованием электрической энергии в электрическую, являются динамичным научно-техническим направлением, с использованием результатов которого развиваются другие многочисленные направления электроники.
Принципы преобразования электрической энергии, элементная база устройств, их конструкторские и технологические решения непрерывно обновляются, и каждые 3—4 года происходит очередная смена поколения в данной области.
Электронные источники питания различной аппаратуры, которые принято называть источниками вторичного электропитания (ИВЭП), образуют наиболее широкий класс транзисторных преобразователей. ИВЭП являются преобразователями электрической энергии и обеспечивают электрические параметры на выходе (выходах), требуемые потребителю. Работа ИВЭП должна быть согласована с параметрами электрической сети на его входе, удовлетворять большому числу требований, в том числе связанными с изменением режимов работы как сети, так и нагрузки, включая кратковременные провалы и всплески напряжения сети и короткое замыкание в цепи нагрузки.
На протяжении десятков лет требования потребителей к ИВЭП остаются прежними: меньшие размеры (при той же выходной мощности), более высокий КПД, лучшие функциональные возможности (включая электрические параметры), меньшая стоимость.
У потребителей, то есть тех, кто создает аппаратуру и систему в целом, за многие годы сложилось мнение, что ИВЭП, образно говоря, это черт в доме, которого приходится терпеть, но который все-таки необходим. Если бы существовал идеальный преобразователь, идеальный ИВЭП, то он не должен был бы занимать место, рассеивать мощность и вдобавок чего-либо стоить.
Одно из основных направлений построения энергетического оборудования — переход к распределенным системам питания, когда отдельные узлы аппаратуры получают электропитание от отдельных источников; с таким принципом построения оборудования связана и другая тенденция — переход к сверхнизким напряжениям постоянного тока источников: от широко применяемых 5 и 3,3 В к напряжениям 1...2.5 В в источниках с гальванической изоляцией входа и выхода и от 3,3 к 0,8... 1,7 В в источниках без изоляции. Токи, отбираемые от таких низковольтных источников, могут быть десятки и сотни ампер.
Методы транзисторного преобразования энергии, развитые в последнее время, новые компоненты и материалы позволили, не снижая, а даже увеличивая КПД, поднять рабочие частоты серийно выпускаемых импульсных преобразователей до нескольких сотен килогерц, что, в свою очередь, позволило в сочетании с новыми конструкторскими и технологическими решениями снизить размеры преобразователей при той же выходной мощности. Таким образом, стало возможным существенное улучшение одного из важнейших показателей любого преобразователя (ИВЭП) — удельной мощности, обычно определяемой как отношение мощности в нагрузке к объему преобразователя.
Увеличение КПД ИВЭП и преобразователей связано не только с возрастанием такого показателя, как удельная мощность. Повысить КПД ИВЭП означает съэкономить деньги пользователей, то есть тех, кто эксплуатирует оборудование, в котором установлены преобразователи. Улучшение КПД ИВЭП влияет и на экологию, поскольку их общее количество, работающее в аппаратуре, определяется для развитой страны миллионами штук. Несколько процентов возрастания КПД эквивалентно для такой страны, как США, экономии десятков миллионов тонн угля в год, что в свою очередь, означает сокращение миллионов автомобилей на дорогах.
Увеличение удельной мощности оказалось значительным также благодаря достижениям в разработке новых электронных компонентов, в первую очередь мощных высоковольтных и низковольтных полевых транзисторов, а также диодов. Например, новые типы высоковольтных транзисторов, выполненных по CoolMOS или MDmesh технологиям, позволяют достичь сопротивления в открытом состоянии — важнейшего параметра транзистора при его работе в режиме переключения — в 2...3 раза лучше аналогичного параметра при традиционной технологии. Высоковольтные (600 В) безынерционные диоды на основе карбида кремния позволяют по сравнению с обычными диодами снизить в несколько раз потери на переключение в выходном каскаде, избежать применения дополнительных цепей, содержащих большое число компонентов и занимающих заметное место в источнике питания. Правда, и стоимость новых электронных компонентов, выполненных по «революционным» технологиям, значительно выше стоимости традиционных, что объясняется небольшими пока тиражами этих изделий. Не столь резкий прогресс наблюдается в улучшении параметров других важных компонентов, входящих в преобразователь, — конденсаторов и магнитных сердечников. Но и здесь заметен прогресс: например, ферриты, производимые в 80-х годах XX столетия, примерно на 20% ниже по удельной мощности изделий, произведенных в 90-х годах, а те, в свою очередь, — на 20% ниже тех, что будут выполнены по новым технологиям.
Повышение удельной мощности связано с решением технологических вопросов. Некоторые классы преобразователей должны выполняться только на основе технологии поверхностного монтажа, в других — эта технология используется в управляющей части преобразователя и только частично в силовой.
Микропроцессорная техника, используемая в настоящее время не только в информационно-вычислительных системах, но и в оборудовании для технологических процессов, устройствах контроля, связи и транспорта, все в большей степени проникает в системы контроля и управления энергообеспечением различных объектов. Микропроцессоры встраиваются в различные типы преобразователей, обеспечивая расширение их функциональных возможностей, более высокую надежность, а в ряде случаев позволяя снижать и стоимость устройств. Прогресс в технологии построения микропроцессоров означает, что в ближайшее время в источниках питания, по крайней мере в некоторых типах, функции контроля и управления, включая высокочастотное управление ключами выходного каскада, будут цифровыми. Уже сейчас разработаны серии микропроцессоров, позволяющих цифровыми методами осуществить разные виды управления преобразователями, работающих на частотах сотни килогерц, а также выполнить необходимую коррекцию цифровыми методами. Проводятся исследования и других возможностей цифрового управления преобразователями. В результате должна возрасти надежность и, по-видимому, снизиться стоимость изделия.
Книга написана на основе лекций, которые автор читал на протяжении многих лет в МАИ, опыта, накопленного в совместной работе с российскими предприятиями, а также на основании результатов, полученных в научно-исследовательском отделе силовой транзисторной электроники МАИ, в котором автор был руководителем с 1993 по 2002 год.
Автор считает своим долгом выразить благодарность кафедре «Микроэлектронные электросистемы летательных аппаратов» МАИ, всем сотрудникам, работавшим в отделе силовой транзисторной электроники МАИ, а также сотрудникам ЗАО «Связь инжиниринг», оказавшим помощь в работе над этой книгой.
Автор: nik34 Дата: 26.03.12 в 12:00 Прочтений: 14222
На главную
