CC BY
24Решетневские чтения
УДК 621.382.323:621.31
А. А. Соломатова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ МДП-КЛЮЧЕЙ РЕЗОНАНСНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
Рассмотрены режимы переключения МДП-ключей, используемых в классических преобразователях напряжения (ПН) с широтно-импульсной модуляцией и в высокочастотных резонансных ПН.
Одним из перспективных направлений развития импульсных преобразователей электроэнергии является использование резонансных режимов работы регулирующего элемента - электронного ключа, где коммутация происходит с минимальными потерями мощности, что позволяет повышать удельную мощность без снижения КПД резонансного (квазирезонансного) преобразователя напряжения (РПН) по сравнению с классическим ПН с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) при равных условиях [1].
При переключении МДП-транзистора, используемого в качестве ключевого элемента (КЭ) исследуемых типов ПН, динамические потери мощности в нем оцениваются по общей формуле [2]:
РДИН _ 2 ' иси ' ' (^вкл + ^выкл ) Х 1 2
* /к + 2 ' Сси ' Мои ' /к, (1)
где ?вкл и ?выкл - время отпирания и запирания МДП-транзистора соответственно; иси и /с - коммутируемое напряжение сток-исток и ток стока соответственно; / - частота коммутации; Сси -выходная емкость сток-исток.
В РПН с коммутацией КЭ при нулевых значениях тока (ПНТ) или напряжения (ПНН) (так называемое «мягкое» переключение КЭ) рассеиваемая динамическая мощность значительно ниже аналогичных потерь классического ПН с ШИМ, так как в случае ПНТ формула 1 упрощается до одного слагаемого, а при ПНН - может полностью исключить динамические потери.
Временные диаграммы МДП-транзистора в режиме «жесткого» переключения при работе на активно-индуктивную нагрузку в режиме непрерывного тока дросселя и в режиме «мягкого» переключения при ПНТ, полученные при моделировании в формате Р^рюе изображены на рис. 1 и 2. Здесь из - напряжение на затворе, РдИН - динамическая мощность потерь. В качестве КЭ была использована Р^рюе модель МДП-транзистора 1КРР460.
Осциллограммы тока стока и напряжения на МДП-ключе квазирезонансного последовательного ПН с ПНТ (рис. 3) получены в ходе эксперимента при следующих параметрах: напряжение питания ип = 70 В; выходное напряжение ивых = 24 В; параметры резонансного контура: Ьг = 1 мкГн, Сг = 22 нФ.
а б
Рис. 1. Временные диаграммы тока, напряжения и мощности при «жестком» переключении МДП-транзистора на активно-индуктивную нагрузку в момент включения (а); в момент выключения (б)
Системы управления, космическая навигация и связь
Рис. 2. Временные диаграммы в момент включения (а) и выключения (б) МДП-транзистора в режиме ПНТ
делированием и хорошую практическую реализуемость резонансных режимов в ПН средней мощности (до 300 Вт).
Библиографический список
1. Лукин, А. В. Высокочастотные преобразователи постоянного напряжения и их классификация / А. В. Лукин// Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 1998. № 1. С. 33-36.
2. Xiong, Y. Power MOSFET Switching Loss Analysis: A New Insight / Y. Xiong, X. Cheng, Y. Fu // IEEE Trans. On Industrial Electronics. 2006. Vol. 52, № 1. Р. 1438-1442.
A. A. Solomatova
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
ANALYSIS OF MOSFETS SWITCHING PROCESSES IN RESONANT CONVERTERS
Soft switching and hard switching procedure in switches based on MOSFET in DC-DC converters are considered.
© Соломатова А. А., 2009
г, (50 не /дел)
Рис. 3. Осциллограммы сигналов МДП-ключа в режиме ПНТ
Исследование показали высокую сходимость экспериментальных результатов с численным мо-
УДК 621.396.96.001(07)
В. С. Старцев
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
Рассматриваются основные способы измерения характеристик термоэлектрических модулей. На основании полученных данных возможно произвести отбор модулей с наилучшими удельно-тепловыми характеристиками.
В настоящее время при проектировании автоматизированных систем управления летательных аппаратов очень часто возникает необходимость принужденного охлаждения элементов электрон-
ных схем. Это связано с тем, что при установке теплоотвода не обеспечивается необходимый тепловой режим работы устройства. Увеличение габаритов теплоотвода недопустимо ввиду резко-
