Четrи П. Проектирование ключевых источников электропитания

Четrи П. Проектирование ключевых источников электропитания

Предисловие

В 1960 г. появились высоконадежные эффективные и легкие системы электроснабжения космических аппаратов. В условиях жесткого ограничения потребления энергии на борту космического аппарата бьmи разработаны новые методы преобразования электроэнергии. Это открыло эру современной силовой электроники. Сегодня ограничения по мощности потребления становятся основным условием в обычном проектировании электротехнических устройств.

Силовая электроника базируется на ключевых режимах преобразования энергии и связана с современными проблемами анализа проектирования и синтеза электронных цепей, обеспечивающих эффективное преобразование, управление и регулирование электрической энергии.

Одним из направлений силовой электроники является проектирование и оптимизация преобразователей постоянного напряжения, которые должны обладать высоким КПД, малыми размерами, массой и другими высокими показателями.

Эти преобразователи постоянного напряжения с разделительными трансформаторами могут иметь несколько выходов с напряжениями различных уровней и полярностей. Стабилизированный источник питания такого типа широко применяется, особенно в вычислительных системах, для которых требуется низковольтный и сильноточный источник с малыми пульсациями выходного напряжения и хорошим качеством переходных процессов. Кроме того, такие преобразователи, соединенные особым образом, позволяют получить мощные ключевые усилители переменного тока с достаточно широкой rюлосой частот и высоким КПД.

Примерами источников электропитания ключевого типа являются коммутаторы линий электроснабжения, одноканальные и многоканальные источники питания на основе преобразователей постоянного напряжения, обратимые преобразователи (для заряда и разряда батарей), инверторы, агрегаты бесперебойного злектропитRния переменного тока, мощное сервоуправление, роботы, ключевые усилители низкой частоты и т.д.

Ключевые источники электропитания получили широкое распространение в последнее десятилетие. Существенной особенностью эффективного преобразования энергии является применение полупроводниковых приборов в ключевом режиме (для достижения малых потерь) с использованием для передачи энергии от источника к нагрузке широтно-импульсной модуляции или резонансной техники. Для сглаживания процессов передачи энергии при малых потерях мощности в ключевых преобразователях используются индуктивные и емкостные элементы.

При повышении частоты коммутации размеры магнитных и емкостных элементов уменьшаются прямо пропорционально возрастанию частоты коммутации. Благодаря лучшим показателям (высокому КПД, малым размерам и массе, относительно небольшой стоимости) ключевые источники электропитания вытесняют обычные источники электропитания линейного типа.