Лекции 9-10 - Конспекты (1095378), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Функциональная схема умножителя напряжения с накачкой заряда скоэффициентом преобразования 1.5 представлена на рисунке 7.46.Рисунок 7.45 – Схема двухтактного преобразователя с накачкой зарядаРисунок 7.46 – Преобразователь с накачкой заряда с полуторнымкоэффициентом преобразованияРаботает схема следующим образом: в фазе 1 замкнуты только ключи К2,К4, К6: при этомпроисходит зарядка последовательно соединённыхконденсаторов Cр1 и Cр2 до напряжения источника Uвх. Так как Cр1 и Cр2 имеют82Электропитание РЭАГлава 7.1одинаковую ёмкость, то каждый из них оказывается заряженным донапряжения U вх / 2 .В фазе 2 ключи К2, К4, К6 размыкаются, и замыкаются ключи K1, K3, К5,К7.
Конденсаторы Cр1 и Cр2 оказываются включенными в параллель друг сдругом и последовательно с источником напряжения Uвх. При этом к нагрузкеоказывается приложенным напряжение 1,5Uвх.Способ стабилизации с пропуском импульсов основан на удержаниивыходного напряжения в заданных пределах при помощи накачки заряда срегулируемой частотой, изменяющейся в зависимости от тока нагрузки(рисунок 7.47а).а)б)Рисунок 7.47 – Способ стабилизации с пропуском импульсов (а) и с постояннойчастотой (б)Пока выходное напряжение Uвых остаётся меньше нижней границызаданного диапазона, ПН, использующий способ стабилизации с пропускомимпульсов, работает в обычном ключевом режиме с фиксированной частотой.Но как только выходное напряжение превысит верхнюю границу, ПНпереходит в ждущий режим и остаётся в этом режиме до следующего снижениявыходного напряжения меньше нижней границы.
График на рисунке 7.47апоказывает моменты дискретной передачи энергии выходному конденсаторуCвых при снижении напряжения.83Электропитание РЭАГлава 7.1Способ стабилизации с пропуском импульсов стабилизации обеспечиваетмаксимальный КПД преобразования благодаря ключевому режиму работы ичередованию активного и ждущего режимов.Однаконаиболеепреобразованиесвысокоепостояннойкачествочастотойстабилизациизасчётобеспечиваетаналоговогоспособарегулирования тока заряда, передаваемого выходному конденсатору Cвых(рисунок 7.47б). Ток регулируется изменением напряжения на затворах ключей,коммутирующих конденсатор Cр. КПД преобразования оказывается в этомслучае не так высок из-за перехода в аналоговый линейный режимстабилизации.Втаблице7.2приведеныосновныедостоинстваинедостаткирассмотренных способов стабилизации напряжения в ёмкостных ПН.Таблица 7.2 – Особенности основных способов стабилизацииСпособ стабилизацииИзменение схемыкоммутацииДостоинстваОчень широкий диапазонвходных напряженийПропуск импульсовМаксимальный КПДПреобразование спостоянной частотойМинимальные пульсациивыходного напряженияСуществуетбольшоечислоприложений,НедостаткиДискретность коэффициентапередачиИзменяющаяся частотапульсацииСнижение КПДвкоторыхкачествостабилизации напряжения ±5…10% считается вполне приемлемым приисключительно жёстких требованиях к потреблению, КПД и габаритамстабилизатора.
К таким приложениям относят устройства с электропитанием отгальванических элементов и аккумуляторов типа индивидуальных носимыхмедицинских датчиков, портативных измерительных приборов, игрушек,автономных датчиков охранно-пожарной сигнализации и т. д. Именно в этихустройствах использование ПН с накачкой заряда оказывается практическибезальтернативным.Одной из наиболее интересных практических реализаций ПН с накачкойзаряда являются ИМС серии TPS603xx производства "Texas Instruments". Они84Электропитание РЭАГлава 7.1предназначены для работы от одного элемента напряжением 0,9-1,8 Вминиатюрных устройств, потребляющих ток до 20 мА при напряжении 3,03,3 В.
Уникальной особенностью этих ИМС является высокий КПД иисключительно низкий собственный ток потребления, имеющий типовоезначение 2 мкА при токе нагрузки до 2 мА.Для достижения максимального КПД ИМС серии TPS603xx гибкоиспользуют все три способа стабилизации, описанные выше. Выбор наиболееэффективного способа осуществляется автоматически СУ в зависимости отвходного напряжения и тока нагрузки.Также в настоящее время находят применение следующие ИМСстабилизаторов с накачкой заряда, позволяющие получить стабилизированноевыходное напряжение как в режиме повышения, так и в режиме понижениянапряженияисточникавходногонапряжения:MCP1252/3("MicrochipTechnology"), MAX1759 ("Maxim Integrated Products"), LTC3245 ("LinearTechnology").Список литературы1.
Kazimierczuk M. Pulse-width Modulated DC-DC Power Converters. –London: Wiley, 2016. – 931 p.2. Dokic B., Blanusa B. Power Electronics. Converters and Regulators. – NY:Springer, 2015. – 599 p.3. Mahnashi Y., Peng F. Generalization of the Fundamental Limit Theory inSwitched-Capacitor Converter // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2017. –Vol. 32. – № 9. – P. 6673-6676.4. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф.
Однотактные преобразователинапряжения в устройствах электропитания РЭА. – М.: Радио и связь, 1989. –160 с.5. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. – М.:Техносфера, 2005. – 632 с.85Электропитание РЭАГлава 7.16. Бокуняев А.А. Релейные стабилизаторы постоянного напряжения. – М.:Энергия, 1978. – 88 с.7. Redl R., Sun J.
Ripple-based control of switching regulators – an overview //IEEE Transactions on Power Electronics. – 2009. – Vol. 24. – № 12. – P. 2669-2680.8.КастровМ.Ю.Причиныограничениявыходногонапряженияпонижающих преобразователей постоянного напряжения // Практическаясиловая электроника. – 2009. – № 3. – С. 50-51.9.
Миронов А.А. Особенности работы преобразователей с ШИМконтроллером в режиме малых нагрузок и холостого хода // Практическаясиловая электроника – 2017. – № 1. – С. 42-45.86.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
