Современная электроника №8/2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 Включение гальванически развязанного DC/DC-преобразователя с последовательным соединением его входной и выходной цепей Рис. 1. Схема включения гальванически развязанного DC/DC-преобразователя c последовательным соединением входной и выходной цепей Рис. 2. Схема DC/DC-преобразователя с выходным напряжением 5 В, входным напряжением 9…36 В c последовательным соединением входной и выходной цепей В статье пойдёт речь о способах нестандартного включения изолированных DC/DC-преобразователей. Рассмотренные схемы могут быть применены во вторичных источниках питания и позволяют работать с ультрашироким диапазоном напряжений сети постоянного тока. В статье также рассмотрены способы включения DC/DC- преобразователей, при определённых условиях увеличивающие КПД источников питания. Сергей Чернышов (serj.chernyshov@mail.ru ) Идея представленных ниже схем состоит в том, что входная цепь галь- ванически развязанного DC/DC-пре- образователя (модуля питания, кон- вертера) последовательно соединя- ется с его выходной цепью. Есть два варианта такого соединения: первый вариант – с суммированием на входе преобразователя напряжения первич- ного источника питания и выходного напряжения преобразователя, второй вариант – с вычитанием на входе пре- образователя выходного напряжения преобразователя из напряжения пер- вичного источника питания. Рассмотрим первый вариант – с суммированием напряжения первич- ного источника питания и выходно- го напряжения преобразователя. При таком включении существенно рас- ширяется диапазон входных напря- жений по сравнению с входным диа- пазоном DC/DC-преобразователя в обычном включении (в два и более раза, за счёт смещения вниз нижней границы диапазона). Это может быть полезно в применении в источниках питания, работающих с большим диа- пазоном напряжения первичной сети, в частности, сильных при долговре- менных просадках напряжения. На рисунке 1 представлена схема вклю- чения гальванически развязанного DC/DC-преобразователя c последо- вательным соединением входной и выходной цепей – с суммированием на входе преобразователя напряже- ния первичного источника питания и выходного напряжения преобразо- вателя, и стабилизированным напря- жением на нагрузке, включённой отно- сительно плюса первичного источни- ка питания. Нижняя граница напряжения пер- вичного источника питания, необ- ходимого для работы схемы, равна V inDCDC min – V out , а верхняя – V inDCDC max – V out . V inDCDC min и V inDCDC max – нижняя и верхняя границы диапазона входных напря- жений DC/DC-преобразователя, V out – выходное напряжение преобразова- теля. Для такого включения справед- ливо выражение: P in – P Z = P inDCDC – P out , где P in – потребляемая от первично- го мощность источника питания, P z – выходная мощность на нагрузке (полезная мощность), P inDCDC – вход- ная мощность DC/DC-преобразователя, P out – выходная мощность DC/DC-пре- образователя. Запишем P in следующим образом: , где V out – выходное напряжение пре- образователя, V in – напряжение пер- вичного источника питания, η – КПД DC/DC-преобразователя. Нижняя часть выражения пред- ставляет собой КПД схемы. Как мож- но видеть, он меньше чем у преоб- разователя и зависит от напряжения первичного источника питания и КПД самого преобразователя. Рассмо- трим эту схему включения на приме- ре DC/DC-преобразователя с выход- ным напряжением 5 В и входом 9…36 В, включённым по схеме c после- довательным соединением входной и выходной цепей (с суммированием на входе преобразователя напряже- ния первичного источника питания и выходного напряжения преобразо- вателя и стабилизированным напряже- нием на нагрузке, включённой относи- V IN +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT I IN I IN I Z P Z Нагрузка I Z + I IN P IN V OUT V Z = V OUT P OUT P inDCDC V INDCDC = V IN + V OUT DC/DC- преобразователь (изолированный) 2,5 А 4 В DC; 10 Вт 9 В; 22,5 Вт 5 В; 20,5 Вт 5 В; 8 Вт 2,5 А 4,1 А 1,6 А +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT DC/DC- преобразователь (изолированный) IN: 9–36 В DC OUT: 5 В DC Нагрузка (2) (1)