1 / 12

Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania

Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania. Wykład 5. Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek. Przetwornice impulsowe. Zastosowanie transformatora - zapewnia izolację galwaniczną pomiędzy wejściem i wyjściem

olina
Download Presentation

Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Elektroniczne Układy i Systemy Zasilania Wykład 5 Politechnika Śląska w Gliwicach Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki dr inż. Ryszard Siurek

  2. Przetwornice impulsowe Zastosowanie transformatora - zapewnia izolację galwaniczną pomiędzy wejściem i wyjściem (bezpieczeństwo, dowolna polaryzacja napięcia wyjściowego) - małe wymiary transformatora ze względu na dużą częstotliwość przełączania - obniżanie lub podwyższanie napięcia wyjściowego niezależnie od przyjętej podstawowej struktury sterownika impulsowego - możliwość obniżenia napięcia wejściowego tak, aby można było wykorzystywać optymalny zakres współczynnika wypełnienia (w szczególności dotyczy to zasilaczy sieciowych – wysokie napięcie wejściowe i bardzo niskie napięcia wyjściowe) - możliwość łatwego uzyskania kilku napięć wyjściowych

  3. Przetwornica jednotaktowa – jednotranzystorowa (ang. forward converter) = typowy obwód filtru sterownika STSI Ip T Iw D2 L Up Uwe Uw t T D1 C R0 Zp Zw U0 Cwe Zd przekładnia transformatora Model transformatora transformator idealny * rp Lsp Lsw Ip Iw = Iw /n Iw FM Lp * Up Uw Up = Uwn IM n Zakładamy: Lsp, Lsw = 0 rp, rw = 0

  4. Schematy zastępcze przetwornicy jednotaktowej Takt I 0 < t <t Tranzystor T - włączony , dioda D2 - przewodzi, dioda D1 - nie przewodzi L T Ip = IT Iw IL D2 FM Up Uw Uwe IM R0 U0 C Lp D1 IM n IT IT IMmax IM IMmax t IL ILmax ILmin FM FMmax

  5. Takt II t < t < T Tranzystor T - wyłączony , dioda D2 - nie przewodzi, dioda D1 - przewodzi Dd L Iw=0 IL T Ip = 0 Zp dUp D2 dUd UT FM dUw IM R0 U0 Uwe Zd C D1 Lp Up Ud=Uwe n IM Uw=Up/n IT Up= IT IMmax Po wyłączeniu T pojawia się przepięcie dUp na uzwojeniu Zp i transformuje się jako dUw na stronę wtórną Wyłącza się dioda D2, przepięcie transfor-muje się na uzwojenie Zd i włacza diodę Dd Napięcie Ud osiaga wartość Uwe i nie może więcej wzrastać Napięcie Ud=Uwe transformuje się na uzwojenie Zp poziomując je na wartości Up Rdzeń transformatora rozmagnesowuje się w czasie t1 IM IMmax t T ILmax IL I0 ILmin FM IM FMmax prąd w Zd prąd w Zp IMmax t t1 UT Uwe

  6. Rozmagnesowanie transformatora – analiza szczegółowa UT dULs UT iZd(t) iZp(t) rzeczywiste przepięcie T Uwe dULs Ls Uwe t1 Uwe Lp t T IZp IMmax Zp Zd Dążymy do tego, aby dULs było jak najmniejsze, a więc Ls musi być małe - to wymaga dobrego sprzężenia magne-tycznego pomiędzy uzwojeniami Zp i Zd W praktyce Zp = Zd i uzwojenia nawijaja się bifilarnie. wtedy UTmax = 2Uwe IZd FM FMmax W celu pełnego rozmagnesowania rdzenia musi być spełnione:

  7. Różne sposoby rozmagnesowania rdzenia Dd Zp=Zd D2 L D1 C R0 Zp Zw U0 Cwe Zd Uwe Cs Układ tłumiący przepięcia na tranzystorze (ang. snubbar circuit) T Rs Ds Wady: konieczność stosowania dwóch uzwojeń, trudności w nawijaniu, wysoki koszt transformatora, możliwość przebicia elektrycznego izolacji, współczynnik wypełnienia g < 0,5, konieczność tłumienia przepięć na tranzystorze Zalety: Odzyskiwanie dużej części energii magnesowania (sprawność), jeden tranzystor przełączający, łatwe sterowanie tranzystora

  8. Zp=Zd D2 L Rs Cs D1 C R0 Zp Zw U0 Up Uwe Cwe Gdy Uo jest większe (większy rezystor Rs), to czas rozmagnesowania t1 maleje i może być mniejszy od t. Tak więc można stosować współczynnik wypełnienia g > 0,5 T UT=Up+Uwe Wady: energia magnesowania jest tracona w rezystorze Rs, mniejsza sprawność, konieczność stosowania rezystora (rezystorów) dużej mocy, nagrzewanie elementów, możliwość wystepowania na tranzystorze napięcia większego od 2Uwe Zalety: Tańszy i prostszy transformator, możliwość pracy z większym od 0,5 współczyn-nikiem wypełnienia, brak dodatkowych przepięć na tranzystorze – nie ma problemu indukcyjności rozproszenia W tej konfiguracji przetwornicy układ nie stosowany w praktyce ze względu na zbyt duże straty mocy.

  9. T1 D1 D2 L Ip Uw Up D1 C R0 Zp Uwe Zw U0 Cwe T2 Up=Uwe g< 0,5 D2 Wady: dwa tranzystory przełączające, skomplikowany układ sterowania, wyższe koszty Zalety: prosty transformator, brak dodatkowych przepięć na tranzystorze – nie ma problemu indukcyjności rozproszenia, napięcie na tranzystorze nie przekracza Uwe W tej konfiguracji przetwornicy układ stosowany często przy dużych mocach wyjściowych – zwykle powyżej 300 – 500W

  10. Przedstawienie zjawisk w rdzeniu magnetycznym na krzywej magnesowania – zjawisko nasycenia B B Bs Bs H H Nasycanie rdzenia dla nie-prawidłowo zaprojekto-wanego transformatora -Bs -Bs iM(t) Ip FM IM prąd rozmagnesowania FM prąd magnesowania FMmax * iw(t) IM IMmax t t t t1

  11. Nasycenie rdzenia jako wynik niewłaściwego rozmagnesowania transformatora FM B Bs t H Ip t -Bs

  12. Nasycenie rdzenia dławika wyjściowego B IL Bs I1 DB B0 I0 t DH H H0(I0) H1(I1) Ip -Bs t

More Related