СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2010-8

В работе [1], исходя из уровня разви

тия импульсных источников вторич

ного электропитания (ИВЭ) на совре

менном этапе, была предложена их

классификация по мощности, которая

охватывает класс блоков питания с вы

ходом на постоянном токе от единиц

вольт до 300…400 В: маломощные ис

точники питания от 1 до 50 Вт (хотя

можно выделить из этой группы мик

ромощные источники от 0,5 до 5,0 Вт),

источники средней мощности от 50

до 500 Вт и мощные блоки питания от

500 Вт до 5 кВт (МБП).

Для сверхмощных блоков и систем

электропитания, в зависимости от

мощности и требований заказчика,

предлагаются следующие градации:

●

сверхмощные блоки питания

(СМБП) – от 6 до 50 кВт. Они, как пра

вило, включают в себя от 1 до 5 еди

ничных блоков;

●

мощная система электропитания

(МСЭп) охватывает диапазон от 50

до 200 кВт, обычно содержит от 3 до

10 единичных блоков;

●

сверхмощная система электропита

ния (СМСЭп) – от 200 до 2000 кВт;

сверхмощная система может быть

синтезирована путём объединения

от 10 до 50 единичных блоков.

С целью уточнения областей приме

нения в аппаратуре различного назна

чения всей номенклатуры сверхмощ

ных блоков и систем вторичного

электропитания, ниже приведён крат

кий обзор публикаций по этой тема

тике.

БЗОР МОЩНЫХ БЛОКОВ

И СИСТЕМ ВТОРИЧНОГО

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Особенности проектирования и ха

рактерные черты первых двух групп

источников подробно освещены в ли

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

WWW.SOEL.RU

СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

◆

№ 8 2010

Сверхмощные импульсные блоки питания:

выбор концепции

Саркис Эраносян, Владимир Ланцов (Санкт Петербург)

В статье приведён обзор сверхмощных блоков питания постоянного

тока, рассмотрены их отличительные особенности и элементная база.

Рассмотрена в общем виде архитектурапостроения сверхмощных

импульсных блоков питания, в том числе образуемая

мультипликативным способом, т.е. соединением

единичных

источников меньшей модности. Выполнен оценочный расчёт

параметров сверхмощного единичного блока питания.

тературе [2–5]. Оставляя вне рамок об

суждения источники питания малой и

средней мощности, начнём обзор с

рассмотрения класса мощных им

пульсных ИВЭ.

Мощные источники питания сегод

ня востребованы достаточно широко,

и потребность в них продолжает рас

ти. Они используются в различной

аналитической аппаратуре, системах

бесперебойного питания, испыта

тельных установках, в радиопереда

ющей аппаратуре, лазерной технике,

промышленном оборудовании, аппа

ратуре военного назначения и т.д. Од

нако количество публикаций по та

ким источникам относительно неве

лико.

Предложено [6–8] разрабатывать

мощные импульсные ИВЭ на основе

интегрированных силовых модулей

(ИCМ – IPM). В частности, первые ба

зовые модели унифицированных си

ловых модулей могут быть разрабо

таны на мощность до 800 Вт. Это поз

волит заполнить нишу ИСМ для

широкого класса ИВЭ мощностью от

100 Вт до 3…5 кВт. В статьях [9] приво

дится опыт разработки и изготовле

ния блока питания до 3 кВт с исполь

зованием при его синтезе унифици

рованных силовых модулей (СМ),

представляющих собой высокочас

тотные DC/DC преобразователи. По

существу речь идёт о получении вы

соких энергетических и массогаба

ритных показателей мощного блока

(3000 Вт), которые были получены

именно благодаря оптимизации пара

метров единичных унифицирован

ных модулей. Поясним это описани

ем полученных результатов.

Блок питания [9] входил в разрабо

танную систему бесперебойного пи

тания (ИБП) и предназначался для пи

тания силового инвертора (DC/AC), на

выходе которого формировалось од

нофазное переменное стабилизиро

ванное напряжение частотой 50 Гц,

подаваемое в нагрузку. Силовые моду

ли получали постоянное входное нап

ряжение от однофазной сети 220 В,

50 Гц. Исходя из выходной мощности

ИБП (1800…2000 Вт), рассчитывалась

величина единичной мощности СМ

840…1050 Вт. Затем был проведён вы

бор электрической схемы модуля на

основе сквозного расчёта потерь мощ

ности силового преобразователя [2] и

оптимизирована частота преобразо

вания по критерию максимума КПД

(

) при минимуме объёма силового

модуля. В результате СМ был выпол

нен на основе схемы квазирезонанс

ного преобразователя (КвРП) с макси

мальной частотой преобразования

125 кГц.

Для получения заданной мощности

на входе силового инвертора было ис

пользовано три силовых модуля, вклю

ченных параллельно по выходу. При

чём для получения более равномерно

го тока потребления от входного

низкочастотного выпрямителя сетево

го напряжения, силовые модули вклю

чались друг за другом в цикле ЧИМ

регулирования. То есть за первым

модулем (СМ1), который становился

ведущим, после завершения цикла

протекания резонансного тока через

силовые транзисторы подавался сиг

нал на запуск второго модуля (СМ2),

который становился ведомым по от

ношению к первому, но являлся веду

щимпо отношениюк третьему силово

му модулю (СМ3). После выключения

модуля СМ3 процесс повторялся вклю

чением первого модуля.

Приведём некоторые технические

данные унифицированных силовых

модулей:

●

силовые МОП транзисторы типа

КП809Б1 (

DSS

= 500 В,

DS on

= 0,6Ом).

КвРП содержит два одновременно

включаемых силовых электронных

ключа (ЭК), каждый из которых

состоит из двух параллельно вклю

чённых транзисторов; максималь

ная рабочая частота преобразования

125 кГц;