Как управлять импульсными преобразователями электрической энергии

Журнал РАДИОЛОЦМАН, апрель 2020

Александр Русу, Одесса, Украина

В самом простейшем случае импульсный преобразователь содержит всего один управляемый элемент – транзистор, работающий в ключевом режиме. Чтобы изменить параметры электрической энергии, достаточно всего одного индуктивного элемента – дросселя, работающего по относительно простым физическим законам. Описание электрических и магнитных процессов в силовой части большинства схем не требует использования сложного математического аппарата – достаточно всего нескольких формул на основе простых математических операций. Все это создает иллюзию, что управление импульсным преобразователем также не должно быть сложным ни с аппаратной, ни с функциональной точки зрения.

И в некоторых случаях это действительно так. Например, контроллеры импульсных преобразователей на основе наиболее распространенного метода управления по напряжению просты для понимания и успешно работают в огромном количестве самых разнообразных устройств. Однако существует также и множество приложений, в которых этот метод не сможет обеспечить требуемое качество выходного напряжения, и в них приходится использовать контроллеры других типов. Все это приводит к тому, что современному специалисту в области силовой электроники необходимо четко понимать все особенности управления процессом импульсного преобразования, ведь неправильно выбранный контроллер может стать причиной не только нестабильной работы всего устройства, но и выхода из строя дорогих компонентов, питаемых этим узлом.

Анализ некоторых вопросов, связанных с управлением импульсными преобразователями, уже проводился на страницах журнала «РадиоЛоцман». Например, в [1] было показано, что для минимизации размеров и массы индуктивных элементов магнитопровод накопительного дросселя должен работать в граничном режиме. В [2] были получены основные соотношения, связывающие входное и выходное напряжение в силовой части. А в [3] были рассмотрены причины появления переходных процессов в силовой части и показано, что теоретически от них можно полностью избавиться. Значит, настала пора связать это все воедино и разобраться с основными принципами управления импульсными преобразователями электрической энергии.