Columnista
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Las características de las diversas topologías de la fuente de alimentación conmutada.
2022-03-17 1301



  

  1,Sustantivos básicos
Topología básica común de   
■dólar dólar 
■Impulsar impulso   
■Buck-Boost Buck-Boost
■ retorno de retorno 
■Excitación directa
■Dos transistores en avance Doble transistor en avance
■empujar-tirar empujar-tirar
■Medio Puente Medio Puente
■Puente completo Puente completo   
■SEPIC 
■C'uk
   
   Forma de onda básica de modulación de ancho de pulso deTodas estas topologías están relacionadas con circuitos de conmutación.

   La forma de onda básica de modulación de ancho de pulso se define de la siguiente manera:


    2,Dólar 


   característica
■ Reduzca la entrada a un voltaje más bajo.
■ Probablemente el circuito más sencillo.
■ El filtro inductor/condensador suaviza la onda cuadrada después de la conmutación.
■ La salida es siempre menor o igual que la entrada.
■ La corriente de entrada es discontinua (cortada).
■ Corriente de salida suave.

    3、Impulso


característica
■ Eleve la entrada a un voltaje más alto.
■ Igual que el reductor, pero los inductores, interruptores y diodos están reorganizados.
■ La relación de salida es siempre mayor o igual que la entrada (ignorando la caída de tensión directa del diodo).
■ Corriente de entrada suave.
■ Corriente de salida discontinua (corte).   

4 、 impulso de inversión


    característica
■ Otro método de disposición de inductores, interruptores y diodos.
■ Combina las desventajas de los circuitos reductores y elevadores.
■ La corriente de entrada es discontinua (cortada).
■ La corriente de salida también es discontinua (corte).
■ La salida siempre es opuesta a la entrada (tenga en cuenta la polaridad del condensador), pero la amplitud puede ser menor o mayor que la entrada.
■ El convertidor "Flyback" en realidad tiene la forma de aislamiento de circuito reductor-elevador (acoplamiento de transformador).   

5 、 retorno


  característica
■ Funciona como un circuito reductor-elevador, pero el inductor tiene dos devanados y sirve como transformador e inductor.
■ La salida puede ser positiva o negativa, determinada por la polaridad de la bobina y el diodo.
■ El voltaje de salida puede ser mayor o menor que el voltaje de entrada, que está determinado por la relación de vueltas del transformador.
■ Ésta es la topología aislada más simple.
■ Se pueden obtener múltiples salidas agregando devanados y circuitos secundarios.   

6 、 Adelante


   característica
■ Forma de acoplamiento del transformador del circuito reductor.
■ Corriente de entrada discontinua y corriente de salida suave.
■ Debido a que se utiliza el transformador, la salida puede ser mayor o menor que la entrada y puede ser de cualquier polaridad.
■ Se pueden obtener múltiples salidas agregando devanados y circuitos secundarios.
■ El núcleo del transformador debe desmagnetizarse en cada ciclo de conmutación. La práctica común es agregar un devanado con el mismo número de vueltas que el devanado primario.
■ La energía almacenada en el inductor primario durante la fase de conexión se libera a través de devanados y diodos adicionales durante la fase de desconexión.   

7 、 avance de dos transistores


    característica
■ Dos interruptores funcionan al mismo tiempo.
■ Cuando el interruptor está apagado, la energía almacenada en el transformador invierte la polaridad del primario y enciende el diodo.
■ Principales ventajas
■ El voltaje en cada interruptor nunca excederá el voltaje de entrada.
■ No es necesario restablecer la pista de bobinado.  

  8 、 empujar y tirar


   característica
■ El interruptor (FET) controla diferentes fases y realiza modulación de ancho de pulso (PWM) para ajustar el voltaje de salida.
■ Buen índice de utilización de la transmisión de potencia del núcleo del transformador en ambos semiciclos.
■ Topología de onda completa, por lo que la frecuencia de rizado de salida es el doble que la del transformador.
■ El voltaje aplicado al FET es el doble del voltaje de entrada.   

9 、 Medio puente


    característica
■ La estructura de topología de convertidores de mayor potencia se utiliza con mucha frecuencia.
■ El interruptor (FET) controla diferentes fases y realiza modulación de ancho de pulso (PWM) para ajustar el voltaje de salida.
■ Buen índice de utilización de la transmisión de potencia del núcleo del transformador en ambos semiciclos. Y el índice de utilización del devanado primario es mejor que el del circuito push-pull.
■ Topología de onda completa, por lo que la frecuencia de rizado de salida es el doble que la del transformador.
■ El voltaje aplicado al FET es igual al voltaje de entrada.   

10 、 Puente completo


   característica
■ La topología más utilizada de convertidores de mayor potencia.
■ Los interruptores (FET) se activan en forma de pares diagonales y se realiza una modulación de ancho de pulso (PWM) para regular el voltaje de salida.
■ Buen índice de utilización de la transmisión de potencia del núcleo del transformador en ambos semiciclos.
■ Topología de onda completa, por lo que la frecuencia de rizado de salida es el doble que la del transformador.
■ El voltaje aplicado a los FET es igual al voltaje de entrada.
■ A una potencia dada, la corriente primaria es la mitad del medio puente.   

11,Convertidor de inductor primario de un solo extremo SEPIC


   característica
■ El voltaje de salida puede ser mayor o menor que el voltaje de entrada.
■ Al igual que el circuito elevador, la corriente de entrada es suave, pero la corriente de salida es discontinua.
■ La energía se transfiere de la entrada a la salida a través de un condensador.
■ Se requieren dos inductores.   

12、C'uk(Patente de Slobodan C'uk)


    característica
■ Inversión de salida
■ La amplitud del voltaje de salida puede ser mayor o menor que la de la entrada.
■ Tanto la corriente de entrada como la corriente de salida son suaves.
■ La energía se transfiere de la entrada a la salida a través de un condensador.
■ Se requieren dos inductores.
■ Los inductores se pueden acoplar para obtener una corriente de inductor con ondulación cero.   

13,Detalles del trabajo del circuito.
    Explique los detalles de funcionamiento de varias topologías a continuación.
■ regulador de inversión:
Conducción continua
Conductividad crítica
Conducción discontinua
■ Regulador de impulso (conducción continua)
■ Operación del transformador
■ Transformador de retorno
■ Transformador directo   

14、Buck-降压调整器-连续导电


■ La corriente del inductor es continua.
■Vout es el valor promedio de su voltaje de entrada (V1).
■ El voltaje de salida es el voltaje de entrada multiplicado por la relación de carga (D) del interruptor.
■ Cuando está encendido, la corriente del inductor sale de la batería.
■ La corriente fluye a través del diodo cuando el interruptor está apagado.
■ Ignore las pérdidas en interruptores e inductores, y D no tiene nada que ver con la corriente de carga.
■ El regulador reductor y sus circuitos derivados se caracterizan por:La corriente de entrada es discontinua (corte) y la corriente de salida es continua (suavizado).  

  15,Regulador buck-buck-conducción crítica


   ■ La corriente del inductor sigue siendo continua, pero "llega" a cero cuando se vuelve a encender el interruptor.Esto se llama "conducción crítica".El voltaje de salida sigue siendo igual al voltaje de entrada multiplicado por d.

    16,Buck-regulador buck-conducción discontinua


■ En este caso, la corriente en el inductor es cero durante un período de tiempo en cada ciclo.
■ La tensión de salida sigue siendo (siempre) el valor medio de v1.
■ El voltaje de salida no es el voltaje de entrada multiplicado por la relación de carga (D) del interruptor.
■ Cuando la corriente de carga es inferior al valor crítico, D cambia con la corriente de carga (mientras que Vout permanece igual)   

17,Regulador de impulso


■ El voltaje de salida es siempre mayor (o igual) que el voltaje de entrada.
■ Corriente de entrada continua y corriente de salida discontinua (a diferencia del regulador reductor).
■ La relación entre el voltaje de salida y la relación de carga (D) no es tan simple como en los reguladores reductores. En el caso de conducción continua:


   En este ejemplo, Vin = 5, Vout = 15 y D = 2/3. Vsalida = 15, D = 2/3.

    18,Operación del transformador (incluida la función del inductor primario)


   ■ El transformador se considera un transformador ideal y su inductancia primaria (magnetización) está conectada en paralelo con la primaria.

    19,Transformador de retorno


   ■ Aquí la inductancia primaria es muy baja y se utiliza para determinar la corriente máxima y la energía almacenada. Cuando se apaga el interruptor primario, la energía se transfiere al secundario.

    20,Transformador convertidor directo


■ La inductancia primaria es alta porque no hay necesidad de almacenar energía.
■ La corriente magnetizante (i1) fluye hacia el "inductor magnetizador" para desmagnetizar el núcleo magnético (voltaje inverso) después de apagar el interruptor primario.  

  21,resumen
■ Aquí se revisa la topología de circuito más común en la conversión de energía conmutada.
■ Hay muchas otras topologías, pero la mayoría de ellas son combinaciones o variaciones de las topologías descritas aquí.
■ Cada topología contiene compensaciones de diseño únicas:El voltaje aplicado al interruptor.Y cortando y suavizando la corriente de entrada y salida.Relación de utilización del devanado.
■ Elegir la mejor topología requiere investigación:Y rangos de voltaje de entrada y salida.
alcance actual
Y la relación entre coste y rendimiento, tamaño y peso.




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