CC BY
21Решетневские чтения
УДК 621.382.323:621.31
А. А. Соломатова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МДП-КЛЮЧА В КВАЗИРЕЗОНАНСНОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОЛНОЙ ВОЛНОЙ ТОКА РЕЗОНАНСНОГО ЦИКЛА
Рассмотрены способы устранения процесса обратного восстановления встроенного в МДП-ключ диода в квазирезонансном преобразователе напряжения с полной волной тока резонансного цикла.
Повышение энергетических характеристик импульсных преобразователей электроэнергии связано с применением резонансных режимов работы регулирующего элемента преобразователя напряжения (ПН). Среди высокочастотных ПН, использующих данные режимы, выделяют несколько топологий, обладающих простой с точки зрения реализации схемой силовой части, примером чего может служить последовательный ПН с переключением ключевого элемента (КЭ) при нуле тока (ПНТ-преобразователь) с частотно-импульсной модуляцией (ЧИМ) и с полной волной тока резонансного цикла (рис. 1).
Рис. 1. Последовательный ПНТ-преобразователь с ЧИМ с полной волной тока резонансного цикла
Выходное напряжение ПНТ-преобразователя с ЧИМ регулируется изменением длительности закрытого состояния ключа КЭ. При этом изменяется частота переключения, поскольку интервал времени, в течение которого происходит колебательный процесс в резонансном контуре (РК), образованном Ьр и Ср, практически постоянен при фиксированных токе нагрузки и входном напряжении. Ток Ьр, достигая нулевого значения, меняет знак, при этом часть энергии, запасенная в Ср, не рекуперируется в нагрузку, а возвращается в первичный источник через диод УБ1. Последний содержится в структуре МДП-ключа и
представляет собой полупроводниковый диод на основе р-п-перехода.
Анализ экспериментальных данных показывает, что при высокой частоте коммутации потери, обусловленные процессом обратного восстановления данного диода, весьма существенны. Типовым решением для устранения указанного негативного эффекта является введение дополнительного шунтирующего диода на основе перехода Шоттки. По результатам эксперимента, приведенным на осциллограмме (рис. 2), можно отметить, что введение дополнительного диода Шоттки не позволяет полностью исключить процесс обратного восстановления паразитного диода, встроенного в МДП-ключ. Это объясняется тем, что диоды Шоттки с блокирующим напряжением более 100 В имеют большее сопротивление омической области, чем паразитный диод в МДП-структуре с таким же блокирующим напряжением, что следует из характеристик, приведенных на рис. 3.
Автором был предложен способ организации распределения тока между каналом МДП-ключа и шунтирующим его диодом Шоттки с использованием индуктивности РК с расщепленной обмоткой. В результате временные диаграммы токов в одном резонансном цикле приобретают вид, показанный на экспериментальных осциллограммах (рис. 2, б). Для оценки эффективности предложенного технического решения были сняты кривые КПД как функции от выходной мощности для исходного квазирезонансного и модифицированного ПН (рис. 4). Представленные характеристики были получены с использованием анализатора мощности Fluke Norma 4000, максимальная абсолютная погрешность которого при измерении мощности не превышает 0,33 %.
а б
Рис. 2. Осциллограммы токов КЭ и индуктивности Ьр в режиме ПНТ при входном и выходном напряжении 96 и 24 В соответственно, частоте 400 кГц и параметрах РК: Ьр = 1 мкГн, Ср = 22 нФ
Системы управления, космическая навигация и связь
а б
Рис. 3. Вольт-амперные характерики: а - диода Шоттки 20CTQ150 с блокирующим напряжением 150 В; б - диода, встроенного в транзистор 1КРВ61Ш5Э
Рис. 4. Кривые КПД для модифицированного (1) и исходного (2) ПНТ-преобразователя
A. A. Solomatova
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
RESEARCH OF OPERAING OF MOSFET IN QUASI-RESONANT VOLTAGE CONVERTER WITH HIGH TIDE OF RESONANT CYCLE CURRENT
Methods of elimination of backward recovery process that is in-circuit in MOSFET diode in quasi-resonant voltage converter with high tide of resonant cycle current are considered.
© Соломатова А. А., 2010
УДК 621.314.2
С. Б. Ткачев, Е. А. Мизрах
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИМИТАТОРОВ ПЕРВИЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ
Предложена методика оценки эффективности имитаторов первичных источников электроэнергии космического аппарата.
Применение первичных источников электроэнергии (ПИЭ) космического аппарата (КА) при наземных испытания бортового электрооборудования сопровождается существенными трудностями, связанными с использованием источников первичной энергии большой мощности, что не является целесообразным с экономической точки зрения. Для разрешения этой проблемы применяют более технологичные и удоб-
ные в эксплуатации имитаторы ПИЭ КА, которые с заданной точностью воспроизводят статические и динамические свойства ПИЭ (см. рисунок).
В таких преобразователях непрерывный регулирующий элемент (НРЭ) вместе с устройством управления УУ1 используется для воспроизведения статических и динамических характеристик ПИЭ КА с требуемой точностью.
*Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
