Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Rezonanční zdroje. 1) RC = Resonant Converters (rezonanční měniče) a)SRC = Series Resonant Converter (měniče se sériovou rezonancí) Rezonanční spínané.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Rezonanční zdroje. 1) RC = Resonant Converters (rezonanční měniče) a)SRC = Series Resonant Converter (měniče se sériovou rezonancí) Rezonanční spínané."— Transkript prezentace:

1 Rezonanční zdroje

2 1) RC = Resonant Converters (rezonanční měniče) a)SRC = Series Resonant Converter (měniče se sériovou rezonancí) Rezonanční spínané zdroje – rozdělení: Sériový rezonanční obvod tvoří C S a L S a v rezonanci má minimální impedanci a teče jím maximální proud. Tento proud prochází přes usměrňovač do kondenzátoru C O a zátěže R Z.

3 b) PRC = Parallel Resonant Converter (měniče s paralelní rezonancí) Rezonanční spínané zdroje Paralelní rezonanční obvod tvoří C p a L p a v rezonanci má maximální impedanci a je na něm maximální napětí. Toto napětí se usměrňuje a napájí přes filtr L O + C O zátěž R Z.

4 c) SPRC = Series-Parallel Resonant Converter (měniče se sério-paralelní rezonancí) Rezonanční spínané zdroje Obdoba měniče s paralelní rezonancí, kde v rezonanci je minimální úbytek na prvcích C S a L S. Oba rezonanční obvody jsou laděné na shodný kmitočet.

5 2) QRC = Quasi-Resonant Converters (kvazirezonanční měniče) a)ZCS QRC = Zero-Current Switch Quasi-Resonant Converters (kvazirezonanční měniče se spínáním v nule proudu) A/ půlvlnné (dioda D1 v sérii s tranzistorem) a= tranzistor T1 je sepnut, proud teče přes L R, D1, T1 a přebíjí se konden- zátor C R až do nuly u 2 b = napětí u 2 na C R začíná růst c = tranzistor T1 vypíná a kondenzátor C R se vybíjí do R Z d = napětí u 2 mění polaritu a vede D2

6 konec intervalu a: I 2 = U 1. t a / L R konec intervalu b: U 2 = I 2. (t a + t b )/ C R interval sepnutí tranzistoru T1: Ta = t a +t b interval rozepnutí tranzistoru T1: Tb = t c +t d doba periody spínání tranzistoru: T S = Ta + Tb

7 B/ celovlnné (dioda D1 paralelně s tranzistorem) V době sepnutí tranzistoru T1 teče proud ze zdroje u 1 (t) přes cívku L R, sepnutý tranzistor T1 do kondenzátoru C R (a do zátěže R Z ). V době rozepnutí tranzistoru T1 teče proud z kondenzátoru C R přes diodu D2 a cívku L R zpět do zdroje u 1 (t).

8 b) ZVS QRC = Zero-Voltage Switch Quasi-Resonant Converters (kvazirezonanční měniče se spínáním v nule napětí) interval 1+2 = T1 rozepnut interval 3+4 = T1 sepnut

9 interval a: ze zdroje u 1 (t) se nabíjí kondenzátor C R proudem a roste na něm napětí. Tento proud teče dále cívkou L R (cívka je spotřebičem, plus napětí je vlevo) do zátěže jako výstupní proud interval b: jakmile napětí na kondenzátoru C R dosáhne velikosti vstupního napětí U 1, klesá proud cívkou L R a cívka přechází do režimu zdroje napětí, plus vpravo. Tím dále roste napětí na kondenzátoru C R (cívka je v sérii se zdrojem U 1, výstupní napětí je konstantní) do svého maxima a jak se vyčerpává zásoba energie v magnetickém poli cívky, její proud klesá a napětí na kondenzátoru klesá. interval c: tranzistor T1 spíná a napětí na kondenzátoru C R je nulové. Proud cívkou se blíží k nule a cívka přechází opět do režimu spotřebiče (plus napětí vlevo) a je protékána proudem ze zdroje přes T1. interval d: proud cívkou L R je konstantní a teče celý do zátěže. Dioda D2 umožňuje rekuperaci energie z cívky L do zátěže. 3) MRC = Multi-Resonant Converters (multirezonanční měniče) Rezonanční obvod je tvořen v π-článkem s rezonanční kondenzátory připojenými paralelně ke spínačům a cívka se vkládá mezi dva spínače.

10 Multirezonance je další technika, kdy je možno zanedbat vyšší hod- notu kapacity diody D o vzhledem ke značné kapacitě kondenzátoru C D, který přináší příznivé spínací charakteristiky diody, spínače a zátěže.

11 Rezonanční mód spínaného zdroje 1)Spínač S je rozepnut a do rezonančního sériového obvodu, tvořeného prvky L R a C R neteče proud. Dioda D OUT je mezi tím protékána proudem I OUT, který teče z cívky L OUT do zátěže a uzavírá se zpět právě přes D OUT. 2)Když spínač S v čase t o sepne, objeví se na cívce L R konstantní napětí zdroje U IN, protože kondenzátor C R má v tomto okamžiku (jednotkový skok napětí) nulovou impedanci.

12 3) V okamžiku t 1 překročí I LR proud I OUT a napětí na kondenzátoru C R začne narůstat. Jakmile je na kondenzátoru C R kladné napětí, dioda D OUT se uzavírá a nevede. 4) Vstupní proud I R se ovšem rozdělí, jeho část o velikosti I OUT teče i nadále do zátěže a jeho další část právě dobíjí kondenzátor C R. 5) Svého maxima dosahuje proud I LR v okamžiku, kdy na kondenzátoru C R je právě hodnota napětí U IN. Dále pak již narůstat nemůže (na cívce L R není žádné napětí) a začíná pomalu klesat tak, jak roste napětí na kondenzátoru C R.

13 6) Předá-li cívka L R svoji energii magnetického pole do kondenzátoru C R, pak na tomto kondenzátoru naroste napětí U CR na 2. U IN, kdy nastává jeho maximum, další proud do kondenzátoru neteče a veškerý vstupní proud I IN = I LR = I OUT. Naopak se začne kondenzátor C R vybíjet a v časovém okamžiku t 4 je na něm již napětí U IN, takže proud ze zdroje je nulový (na L R je nulové napětí) a spínač S je možno vypnout. 7) Kondenzátor C R se dále vybíjí a teprve v časovém okamžiku t 5 je vybit, dioda D OUT se stává vodivou a do zátěže je předávána energie z magnetického pole cívky L OUT. Periodický cyklus je u konce v tom okamžiku, kdy je kondenzátor C R opět přebit na napětí - 0,6 [V] (dále se nepřebíjí, protože U F diody D OUT již neroste). 8) Dioda D 1 zamezuje zpětnému proudu do zdroje.

14 Výhodou rezonančních stabilizátorů je to, že ačkoliv spínací prvek pracuje v režimu sepnuto - rozepnuto (tedy s minimálními ztrátami), zbytek obvodů pracuje se spojitými průběhy. To má za následek velmi značné snížení šumu, snížení zvlnění a zmenšení napěťových a proudových špiček, které vyzařují elektromagnetické pole do prostoru a způsobují snížení elektromagnetické kompatibility. Snižuje se i horní rozsah spektra rušících signálů. 9) Přenos vyššího množství energie se uskutečňuje častějším spínáním spínače S. Naopak konstantní musí být doba sepnutí spínače S tak, aby korespondovala s parametry obvodu L R a C R. Mění se tedy střída ovládacího signálu změnou kmitočtu, resp doby t OFF. Frekvence spínání spínače S je odvozována od výstupního napětí přes obvod VCO (Voltage Controlled Oscilator).

15 SRPS = Series Resonant Power Supply Indukčnost L 1 je tvořena primárním vinutím hlavního transformátoru. Ve správném pracovním režimu (správná hodnota výstupního napětí) obvod PDM (Pulse-Duration Modulated = pulzy modulované napětím) budí pomocný transformátor impulsy s opakovacím kmitočtem f o. Další vinutí tohoto pomocného transformátoru zajišťují časovaná otvírání jednotlivých spínacích tranzistorů. Zdroj na principu sériové rezonance: dva tranzistory spolu se dvěma kondenzátory C 1 a C 2 tvoří můstek v jehož uhlopříčce se nalézá laděný sériový rezonanční obvod C 3 + L 1

16 Jakmile se však z nějakých důvodů změní na výstupu požadovaná hodnota napětí, např. směrem dolů (klesá), pak obvod PDM změní kmitočet tak, aby se přiblížil rezonančnímu kmitočtu f r obvodu C 3 + L 1. Tím rezonančním obvodem vzrůstá proud (klesá jeho impedance), do transformátoru se dostává více energie a výstupní napětí tím roste směrem k původní velikosti. Naopak při vzrůstu výstupního napětí (např. odlehčením zdroje odpojením části zátěže) výstupní kmitočet PDM se od rezonančnho kmitočtu f r vzdaluje a odpor rezonančního sériového obvodu C 3 + L 1 roste a tím klesá proud tímto obvodem a následkem i výstupní napětí. Vzhledem k tomu, že strmost boků rezonanční křivky je nesmírně vysoká, je tato regulace velmi citlivá i na malé změny výstupního napětí a samozřejmě i rychlá.

17 Synchronní usměrňovač Vznik kanálu N je velmi rychlý, stejně jako jeho zánik, doba závěrného zotavení je menší než 100 [ns] a přitom je na tranzistoru mezi S a D úbytek napětí do 0,2 [V]. Zapojení obsahuje tranzistor TMOS (Motorola - čtvercové emitorové oblasti = SIPMOS Siemens), jehož vodivý kanál N vzniká v případě, že řídicí elektroda G je kladně polarizována oproti substrátu, respektive emitoru (source) S, který je se substrátem spojen uvnitř tranzistoru. Při napájecích napě- tích okolo 5 [V] byly užívány Si diody, pro systémy s napájecím napětím 3,3 [V] je třeba hodnoty propustných napětí snižovat, aby neklesala energetická účinnost.

18 Synchronní usměrňovač – synchronizace se spínáním primáru 1. fáze: sepnut na primáru Q A, Q D a na sekundáru sepnut Q 2 – proud ze zdroje teče primárním vinutím shora dolu 2. fáze: sepnut na primáru Q A, Q B a na sekundáru stále sepnut Q2 – indukované přepětí na primární straně během doby death time je zkratováno tranzistory Q A a Q B, energie je přenesena na sekundární stranu

19 3. fáze: sepnut na primáru Q C, Q B a na sekundáru sepnut Q 1 – proud ze zdroje teče primárním vinutím sdola nahoru 4. fáze: sepnut na primáru Q D, Q B a na sekundáru stále sepnut Q1 – indukované přepětí na primární straně během doby death time je zkratováno tranzistory Q A a Q B, energie je přenesena na sekundární stranu

20 cívka L1 je spotřebič cívka L1 je zdroj cívka L2 je zdroj cívka L2 je spotřebič proud cívkou L1 lineárně roste proud cívkou L1 lineárně klesá proud cívkou L2 lineárně roste proud cívkou L2 lineárně klesá I OUT = I L1 + I L2 jednotlivé fáze spínání

21


Stáhnout ppt "Rezonanční zdroje. 1) RC = Resonant Converters (rezonanční měniče) a)SRC = Series Resonant Converter (měniče se sériovou rezonancí) Rezonanční spínané."

Podobné prezentace


Reklamy Google