Colunista
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As características de várias topologias de comutação de fonte de alimentação
2022-03-17 1301



  

  1,Substantivos básicos
Topologia básica comum de   
■Fanfarrão 
■ Aumento de impulso   
■Buck-Boost buck-boost
■Flyback flyback 
■ Excitação direta
■Dois transistores para frente Transistor duplo para frente
■Empurre-Puxe Empurre-Puxe
■Meia ponte Meia ponte
■Ponte Completa Ponte Completa   
■SÉPICO 
■C'uk
   
   Forma de onda básica de modulação por largura de pulso deTodas essas topologias estão relacionadas a circuitos de comutação.

   A forma de onda básica da modulação por largura de pulso é definida como segue:


    2,Pinote 


   característica
■ Reduza a entrada para uma tensão mais baixa.
■ Provavelmente o circuito mais simples.
■ O filtro indutor/capacitor suaviza a onda quadrada após a comutação.
■ A saída é sempre menor ou igual à entrada.
■ A corrente de entrada é descontínua (corte).
■ Corrente de saída suave.

    3、Impulsionar


característica
■ Aumente a entrada para uma tensão mais alta.
■ O mesmo que o abaixador, mas os indutores, interruptores e diodos são reorganizados.
■ A relação de saída é sempre maior ou igual à entrada (ignorando a queda de tensão direta do diodo).
■ Corrente de entrada suave.
■ Corrente de saída descontínua (corte).   

4、Buck-Boost


    característica
■ Outro método de arranjo de indutores, interruptores e diodos.
■ Combina as desvantagens dos circuitos buck e boost.
■ A corrente de entrada é descontínua (corte).
■ A corrente de saída também é descontínua (corte).
■ A saída é sempre oposta à entrada (observe a polaridade do capacitor), mas a amplitude pode ser menor ou maior que a entrada.
■ O conversor "Flyback" tem, na verdade, a forma de isolamento do circuito buck-boost (acoplamento do transformador).   

5. Flyback


  característica
■ Funciona como um circuito buck-boost, mas o indutor tem dois enrolamentos e serve tanto como transformador quanto como indutor.
■ A saída pode ser positiva ou negativa, determinada pela polaridade da bobina e do diodo.
■ A tensão de saída pode ser maior ou menor que a tensão de entrada, que é determinada pela relação de espiras do transformador.
■ Esta é a topologia isolada mais simples.
■ Múltiplas saídas podem ser obtidas adicionando enrolamentos e circuitos secundários.   

6 、 para frente


   característica
■ Forma de acoplamento do transformador do circuito abaixador.
■ Corrente de entrada descontínua e corrente de saída suave.
■ Como é utilizado o transformador, a saída pode ser maior ou menor que a entrada e pode ter qualquer polaridade.
■ Múltiplas saídas podem ser obtidas adicionando enrolamentos e circuitos secundários.
■ O núcleo do transformador deve ser desmagnetizado em cada ciclo de comutação. A prática comum é adicionar um enrolamento com o mesmo número de voltas que o enrolamento primário.
■ A energia armazenada no indutor primário durante a fase de ligação é liberada através de enrolamentos e diodos adicionais durante a fase de desligamento.   

7、Dois transistores para frente


    característica
■ Dois interruptores funcionam ao mesmo tempo.
■ Quando a chave está desligada, a energia armazenada no transformador inverte a polaridade do primário e liga o diodo.
■ Principais vantagens
■ A tensão em cada chave nunca excederá a tensão de entrada.
■ Não há necessidade de redefinir a pista sinuosa.  

  8、Empurre-Puxe


   característica
■ O switch (FET) aciona diferentes fases e realiza modulação por largura de pulso (PWM) para ajustar a tensão de saída.
■ Boa taxa de utilização da transmissão de energia do núcleo do transformador em ambos os meios ciclos.
■ Topologia de onda completa, de forma que a frequência de ondulação de saída seja duas vezes maior que a do transformador.
■ A tensão aplicada ao FET é o dobro da tensão de entrada.   

9、Meia-Ponte


    característica
■ A estrutura de topologia do conversor de maior potência é muito comumente usada.
■ O switch (FET) aciona diferentes fases e realiza modulação por largura de pulso (PWM) para ajustar a tensão de saída.
■ Boa taxa de utilização da transmissão de energia do núcleo do transformador em ambos os meios ciclos. E a taxa de utilização do enrolamento primário é melhor do que a do circuito push-pull.
■ Topologia de onda completa, de forma que a frequência de ondulação de saída seja duas vezes maior que a do transformador.
■ A tensão aplicada ao FET é igual à tensão de entrada.   

10、Ponte Completa


   característica
■ A topologia mais comumente usada de conversores de maior potência.
■ Os interruptores (FETs) são acionados na forma de pares diagonais e a modulação por largura de pulso (PWM) é realizada para regular a tensão de saída.
■ Boa taxa de utilização da transmissão de energia do núcleo do transformador em ambos os meios ciclos.
■ Topologia de onda completa, de forma que a frequência de ondulação de saída seja duas vezes maior que a do transformador.
■ A tensão aplicada aos FETs é igual à tensão de entrada.
■ Para uma determinada potência, a corrente primária é metade da meia ponte.   

11,Conversor indutor primário de terminação única SEPIC


   característica
■ A tensão de saída pode ser maior ou menor que a tensão de entrada.
■ Assim como o circuito boost, a corrente de entrada é suave, mas a corrente de saída é descontínua.
■ A energia é transferida da entrada para a saída através de um capacitor.
■ São necessários dois indutores.   

12、C'uk(Patente de Slobodan C'uk)


    característica
■ Inversão de saída
■ A amplitude da tensão de saída pode ser maior ou menor que a da entrada.
■ Tanto a corrente de entrada quanto a corrente de saída são suaves.
■ A energia é transferida da entrada para a saída através de um capacitor.
■ São necessários dois indutores.
■ Os indutores podem ser acoplados para obter corrente indutora de ondulação zero.   

13,Detalhes do trabalho do circuito
    Explique os detalhes de funcionamento de várias topologias abaixo.
■ regulador buck:
Condução contínua
Condutividade crítica
Condução descontínua
■ Regulador Boost (condução contínua)
■ Operação do transformador
■ Transformador Flyback
■ Transformador direto   

14、Buck-降压调整器-连续导电


■ A corrente do indutor é contínua.
■Vout é o valor médio da sua tensão de entrada (V1).
■ A tensão de saída é a tensão de entrada multiplicada pela relação de carga (D) da chave.
■ Quando ligado, a corrente do indutor flui para fora da bateria.
■ A corrente flui através do diodo quando a chave está desligada.
■ Ignore as perdas em interruptores e indutores, e D não tem nada a ver com a corrente de carga.
■ O regulador Buck e seus circuitos derivados são caracterizados por:A corrente de entrada é descontínua (corte) e a corrente de saída é contínua (suavização).  

  15,Condução crítica do regulador Buck-buck


   ■ A corrente do indutor ainda é contínua, mas "atinge" zero quando a chave é ligada novamente.Isso é chamado de "condução crítica".A tensão de saída ainda é igual à tensão de entrada multiplicada por d.

    16,Condução descontínua do regulador Buck-buck


■ Neste caso, a corrente no indutor é zero por um período de tempo em cada ciclo.
■ A tensão de saída ainda é (sempre) o valor médio de v1.
■ A tensão de saída não é a tensão de entrada multiplicada pela relação de carga (D) da chave.
■ Quando a corrente de carga é inferior ao valor crítico, D muda com a corrente de carga (enquanto Vout permanece o mesmo)   

17,Regulador de impulso


■ A tensão de saída é sempre maior (ou igual) à tensão de entrada.
■ Corrente de entrada contínua e corrente de saída descontínua (oposto ao regulador buck).
■ A relação entre a tensão de saída e a relação de carga (D) não é tão simples como nos reguladores Buck. No caso de condução contínua:


   Neste exemplo, Vin = 5, Vout = 15 e D = 2/3. Vout = 15,D = 2/3.

    18,Operação do transformador (incluindo a função do indutor primário)


   ■ O transformador é considerado um transformador ideal e sua indutância primária (magnetização) é conectada em paralelo com o primário.

    19,Transformador Flyback


   ■ Aqui, a indutância primária é muito baixa, o que é usado para determinar a corrente de pico e a energia armazenada. Quando a chave primária é desligada, a energia é transferida para a secundária.

    20,Transformador conversor direto


■ A indutância primária é alta porque não há necessidade de armazenar energia.
■ A corrente de magnetização (i1) flui para o "indutor de magnetização" para desmagnetizar o núcleo magnético (tensão reversa) depois que a chave primária é desligada.  

  21,resumo
■ Aqui é revisada a topologia de circuito mais comum na conversão de energia chaveada.
■ Existem muitas outras topologias, mas a maioria delas são combinações ou variações das topologias descritas aqui.
■ Cada topologia contém compensações de design exclusivas:A tensão aplicada ao interruptorE cortando e suavizando a corrente de entrada e saída.Taxa de utilização do enrolamento
■ A escolha da melhor topologia requer pesquisa:E faixas de tensão de entrada e saída.
intervalo atual
E a relação custo/desempenho, tamanho e peso.




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