Топология безындуктивных DC/DC преобразователей с гальваническим разделением цепей
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-2-66-77
Аннотация
В малоэнергопотребляющих и высокоинтегрированных электронных системах используются безындуктивные (бездроссельные) DC/DCпреобразователи, позволяющие избежать характерных ограничений для дроссельных преобразователей − стоимость и массогабариты дросселей. Проведен схемотехнический анализ базовых топологий безындуктивных DC/DCпреобразователей с накачкой заряда, выполняющих типовые преобразования напряжения постоянного тока – понижение, повышение и инвертирование. Гальваническая развязка между входной и выходной цепями преобразователя достигается даже в интегральном исполнении за счет формирования временной задержки ключей (Dead Time, DT), коммутирующих «летающий» конденсатор, перекачивающий заряд в накопительный конденсатор и нагрузку. Разработана схема формирователя DTи исследованы его параметры, при которых обеспечивается предотвращение сквозных токов через ключи, и выполняются условия гальванической развязки входной и выходной цепей. Имитационное моделирование выполнено в популярной программе Electronics Workbench, широко используемой в подготовке специалистов радиоэлектронного профиля в высшей школе. Представлены результаты исследования основных энергетических характеристик DC/DCпреобразования, таких как выходные ток и напряжение, коэффициент передачи напряжения, КПД, выходное эквивалентное сопротивление. Проведена оценка эффективности преобразования при вариации емкостей «летающего» и накопительного конденсаторов, сопротивления ключей в замкнутом состоянии и частоты коммутации. Показано, что метод накачки заряда прост и эффективен при небольших токах нагрузки (единицы мА), когда коэффициент передачи напряжения с входа на выход и КПД высоки и приближаются к единице. Однако при увеличении тока нагрузки снижается коэффициент передачи напряжения и КПД, растут пульсации выходного напряжения.
Для цитирования:
Бабенко В.П., Битюков В.К. Топология безындуктивных DC/DC преобразователей с гальваническим разделением цепей. Russian Technological Journal. 2021;9(2):66-77. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-2-66-77
For citation:
Babenko V.P., Bityukov V.K. Topology of non-inductive DC/DC converters with galvanic isolated circuits. Russian Technological Journal. 2021;9(2):66-77. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2021-9-2-66-77