Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения, источник питания. Преимущества, недостатки, применение. Принцип работы. Примеры схем

Как работает обратноходовый стабилизатор напряжения. Где он применяется. Описание принципа действия. Пошаговая инструкция по разработке и расчету. Преобразование постоянного напряжения (10+)

Обратноходовый импульсный преобразователь напряжения. Расчет. Примеры схем - Принцип действия

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Обратноходовый преобразователь напряжения является развитием идеи инвертирующей топологии.

В нем используется тот эффект, что в катушке индуктивности накапливается энергия. Если приложить напряжение к катушке индуктивности, то сила тока через катушку будет возрастать, магнитное поле усиливаться, энергия накапливаться. Однако отдавать энергию дроссель может через другую обмотку, если он (дроссель) имеет несколько обмоток. Изображенное на схеме устройство L4, L5 правильнее называть именно дросселем с несколькими обмотками, а не трансформатором.

Подробнее о дросселях.

Когда ключ замкнут, происходит накопление энергии в магнитом поле катушки индуктивности. Ток идет по контуру S1. В это время нагрузка питается напряжением, сформированным на выходном конденсаторе C2.

Когда ключ размыкается, ток начинает течь по контуру S2. При этом ток течет уже по другой обмотке, а сила тока получается такой, чтобы индукция (интенсивность магнитного поля) осталась такой же, какая она была при протекании тока S1. То есть сила тока S2 будет равна силе тока S1, поделенной на коэффициент трансформации. Ток S2 заряжает выходной конденсатор C2.

Блок управления D1 меняет время, в течение которого ключ остается открытым в зависимости от напряжения на конденсаторе C2. То есть микросхема D1 осуществляет широтно-импульсную модуляцию.

Конденсатор C1 нужен для того, чтобы уменьшить пульсации тока во входной цепи, отбирать из нее не импульсный, а средний ток.

Преимущества, недостатки, применимость

В отличии от инвертирующего преобразователя обратноходовый может формировать на выходе напряжение любой полярности. Правильно подобрав соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток можно получить любое выходное напряжение. Входная и выходная цепи имеют гальваническую развязку (не соединены одна с другой).

Но за эти преимущества приходится платить наличием индуктивности связи между обмотками, то есть наличием дополнительных скачков напряжения на силовом ключе, превосходящих расчетные значения. Причем, чем больше ток нагрузки, тем больше будут эти скачки. Именно эти скачки, приводящие к пробою силового ключа, являются основным фактором, ограничивающим максимальную мощность этой схемы.

Обратноходовая схема является самой простой в реализации из всех топологий, содержит минимум деталей, имеет минимальную стоимость.

Проектирование обратноходового преобразователя

Разберем процесс проектирования и расчета обратноходового преобразователя. В конце статьи мы разместили форму, в которую можно забить необходимые параметры источника, провести расчет онлайн и получить номиналы всех элементов.

Схема 1

Схема 2

Если нам необходима гальваническая развязка выходной и входной цепей, то в цепи обратной связи по напряжению применяется оптрон. Если же такая развязка не требуется, то минусовую шину выходной цепи соединяют с общим проводом входной, оптрон исключают, а резистор R9 соединяют непосредственно с R11.

Ключевым недостатком оптронов является большой разброс их параметров. Коэффициент передачи тока у них даже в рамках одной партии может быть от 0.3 до 10. Но в рассматриваемой топологии это не так критично, как в прямоходовой, так как здесь применяется другая схема коррекции. Разброс параметров оптрона можно компенсировать подбором резистора R9 без пересчета всех других элементов схемы. Схема рассчитывается исходя из коэффициента передачи тока оптрона, равного 1, а потом подбирается R9.

В чем причина применения именно такой схемы коррекции цепи обратной связи, а также подробное обоснование формул для расчета Вы узнаете из специальной статьи, которая готовится к публикации. Подпишитесь на новости, если эта тема Вам интересна.

В качестве ШИМ - контроллера мы используем любимую микросхему 1156ЕУ3.

В наших схемах в качестве силового ключа используются мощный биполярный транзистор или мощный полевой транзистор. Подробнее о работе биполярного транзистора и полевого транзистора в качестве силового ключа. Также на схемах показано два подхода к ограничению тока: считывающий резистор и токовый трансформатор. Считывающий резистор показан на схеме с полевым транзистором, а токовый трансформатор - на схеме с биполярным. Однако применять можно и наоборот, считывающий резистор с биполярным, а токовый трансформатор с полевым транзистором.

(читать дальше...) :: (в начало статьи)

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. [1] сообщений.

(1) Можно ли рассчитать обратноходовый преобразователь, у которого на выходе будет мостовой выпрямитель на 250 В, а также умножитель на 4 или 3 с выходным напряжением 700 В (ток около 5-7 мА) - для питания ЭЛТ осциллографа? Точнее - для 250 В выпрямитель на одном диоде, а 700 В на умножителе. (2) А почему Вы ничего не говорите про демпфирующую цепь, включаемую параллельно Читать ответ...