Разработка понижающего (buck) конвертера
введение
Современная электроника находится в постоянном развитии и улучшении, и одним из самых широко используемых устройств являются понижающие конвертеры. DC/DC преобразователи питания находят применение во многих отраслях, таких как вычислительная техника, телекоммуникации, системах автоматического управления (АСУ), мобильных устройствах, и многом другом [1]. Понижающие преобразователи также широко используются в мощных источниках питания, системах автоматического регулирования тока и напряжения, а также в энергоэффективных устройствах, которые необходимы для поддержания надежной работы электронной техники при изменении условий внешней среды. Во многих отраслях используются импульсные DC/DC преобразователи по ряду причин.
Импульсные DC/DC преобразователи - это электронные устройства, использующие частотный принцип преобразования энергии для изменения уровня постоянного напряжения (DC) в электронных системах.
СОДЕРЖАНИЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 9
ВВЕДЕНИЕ 10
1 ИМПУЛЬСНЫЕ DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ 15
1.1 Ключевые характеристики для понижающих импульсных преобразователей …15
1.2 Переход от трансформаторов к импульсным DC/DC преобразователям .17
1.3 Принцип работы импульсных понижающих DC/DC преобразователей и их достоинства…………………………………………………………………….17
1.4 Широтно-импульсные преобразователи постоянного напряжения…….19
1.5 Обратная связь. Способы управления…………………………………….23
1.6 Сравнение импульсных и линейных преобразователей…………………26
1.7 Проблемы, возникающие в процессе разработки понижающих преобразо-вателей……………………………………………………………………………..31
1.8 Синхронные и не синхронные buck конвертеры…………………………32
1.9 Режимы понижающего преобразователя…………………………………34
2 ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 36
2.1 Тенденции развития понижающих DC/DC преобразователей 36
3 ПРИМЕРЫ СОВРЕМЕНЫХ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ПОНИЖАЮЩИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 38
4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЧИСЛЕННОЙ МОДЕЛИ ПОНИЖАЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 41
4.1 Расчет параметров для численной модели преобразователя 41
4.2 Элементная база схемы 47
4.3 Разработка модели………………………………………………………….58
4.4 Параметры моделирования, влияющие на точность……………………..61
4.5 Анализ численной модели преобразователя……………………………...62
5 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 68
5.1 Цели, задачи, принципы БЖД 69
5.2 Электробезопасность 70
5.3 Обеспечение пожарной безопасности 76
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 79
ПРИЛОЖЕНИЕ А 81
. Принцип работы и разновидности DC/DC преобразователей //
[Электронный ресурс] URL: https://www.terratel.eu/ru/does-converter-work.html/
2. Импульсные DC/DC преобразователи // [Электронный ресурс]
URL: https://cyberleninka.ru/article/n/impulsnye-dc-dc-preobrazovateli/
3. DC/DC преобразователь. Устройство и принцип работы основных схем
// [Электронный ресурс] URL: https://powercoup.by/radioelektronika/dc-dc-preobrazovatel/
4. DC/DC преобразователь // [Электронный ресурс] https://electrik.info/main/praktika/1112-dcdc-preobrazovateli.html/
5. Обратная связь. Часть 1. Виды. Виды обратной связи.// [Электронный ресурс] URL:https://www.electronicsblog.ru/nachinayushhim/obratnaya-svyaz-chast-1-vidy-obratnoj-svyazi.html/
6.DC-DC преобразователи. Практические аспекты применения
// [Электронный ресурс] URL: https://www.compel.ru/wordpress/wp-content/uploads/2016/11/MULT-DCDC-preobrazovateli.Prakticheskie-aspektyi-primeneniya.pdf
7. Инструменты анализа схем электрических принципиальных// [Электронный ресурс] URL: https://e.ru/cad/ni-multisim-12-0-chast-2/
8. Разработка понижающего преобразователя без секретов/ [Электронный ре-сурс] URL: https://kit-e.ru/powersource/razrabotka-ponizhayushhego-preobrazovatelya-bez-sekretov/
9. Изменение установок в Global Settings [Электронный ресурс] URL:https://ozlib.com/824531/tehnika/izmenenie_ustanovok_global_settings/
10. Безопасность труда при работе с электронной аппаратурой
// [Электронный ресурс] URL:https://vuzlit.ru/967137/bezopasnost_truda_rabote_elektronnoy_apparaturoy
11. Безопасность труда при работе с электрооборудованием
// [Электронный ресурс]
URL:https://asutpp-ru.turbopages.org/asutpp.ru/s/tehnika-bezopasnosti-pri-rabote-s-elektrooborudovaniem.html
12. Методические указания по содержанию раздела «Безопасность жизнедея-тельности» в дипломных проектах (работах), - 2 - издание, переработанное и дополненное. /РХТУ им. Д.И.Менделеева Новомосковский институт, Новомосковск, 2007.- 16с.
В импульсных преобразователях активный режим полупроводниковых компонентов не используется принципиально. В рассматриваемом примере (рисунок 10) транзистор VT1 работает в ключевом режиме, периодически подключая нагрузку RLOAD к источнику питания на время tON. Это означает, что выделение мощности на силовых полупроводниковых компонентах теоретически может быть сколько угодно малым и не зависит от соотношения напряжений между входом и выходом, что является главным преимуществом данных схем. К сожалению, от такого способа преобразования появляется и главный недостаток – пульсирующий характер выходного напряжения с высоким содержанием высокочастотных гармоник.