Современная электроника №8/2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 71 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 Рис. 3. Схема включения гальванически развязанного DC/DC-преобразователя c последовательным соединением входной и выходной цепей Рис. 4. Схема включения гальванически развязанного DC/DC-преобразователя с суммированием напряжения первичного источника питания и выходного напряжения преобразователя Рис. 5. DC/DC-преобразователь с выходным напряжением 5 В, входным напряжением 9…36 В, c нестабилизированным напряжением на нагрузке, включённой относительно минуса первичного источника питания тельно плюса первичного источника питания) (см. рис. 2). Напряжение первичного источни- ка питания составляет 4 В – мини- мальное напряжение для работы схе- мы. При этом на входе преобразо- вателя сохраняется напряжение 9 В, которое является суммой напряже- ния первичного источника пита- ния и выходного напряжения пре- образователя. Диапазон входного напряжения схемы составляет от 4 до 31 В (увеличение почти в два раза, по сравнению с входным диапазоном DC/DC-преобразователя). Преобразо- ватель выдаёт 20,5 Вт мощности при полезной мощности на нагрузке 8 Вт и потребляемой от входной сети мощ- ности 10 Вт. КПД схемы в этих усло- виях и с учётом КПД преобразовате- ля (91%, как в лучших DC/DC-модулях питания) составляет почти 80%. При входном напряжении 12 В КПД схемы равно 87%, при 24 В – 89%. При этом КПД преобразователя считается неза- висящим от входного напряжения и постоянным в пределах коэффици- ента нагрузки от 0,3 до 1. Один из вариантов схемы представ- леннарисунке3–схемавключениягаль- ванически развязанного DC/DC-пре- образователя c последовательным сое- динением входной и выходной цепей (с суммированием на входе преобразо- вателя напряжения первичного источ- ника питания и выходного напряжения преобразователя и стабилизирован- ным отрицательным напряжением на нагрузке, включённой относительно минуса первичного источника пита- ния). Следующая схема включения галь- ванически развязанного DC/DC-пре- образователя с суммированием напря- жения первичного источника пита- ния и выходного напряжения преоб- разователя представлена на рисунке 4. Отличие этой схемы в том, что нагруз- ка заземлена, напряжение на ней неста- билизированное и также является сум- мой напряжения первичного источни- ка питания и выходного напряжения преобразователя. Границы диапазона входных напряжений схемы рассчи- тываются так же, как и в предыдущем примере. Для такого включения справедливо выражение (1), но выражение P in при- обретает следующий вид: . Рассмотрим схему, приведённую на рисунке 5, – DC/DC-преобразователь с выходным напряжением 5 В, входом 9…36 В, включённый по схеме c после- довательным соединением входной и выходной цепей (с суммированием на входе преобразователя напряже- ния первичного источника питания и выходного напряжения преобразова- теля и нестабилизированным напряже- нием на нагрузке, включённой относи- тельно минуса первичного источника питания). Напряжение первичного источника питания составляет 4 В, как и в преды- дущем примере это – нижний предел работы схемы. На нагрузке и на входе преобразователя напряжение составля- ет 9 В (минимальное для его работы) и является суммой напряжения первич- ного источника питания и выходного напряжения преобразователя. Диапазон входного напряжения схемы так же, как и в предыдущем случае составляет от 4 до 31 В. Преобразователь выдаёт 21,25 Вт мощности при полезной мощности на нагрузке 15 Вт и потребляемой от пер- вичного источника питания – 17,1 Вт. КПД схемы, с учётом КПД преобразо- вателя 91%, составляет почти 88%. При V in Нагрузка +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT DC/DC- преобразователь (изолированный) V Z = –V OUT +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT DC/DC- преобразователь (изолированный) V IN P IN P inDCDC V INDCDC = V IN + V OUT I IN I IN – I z I z I IN V OUT V Z = V IN + V OUT P OUT P Z Нагрузка 4,25 А 4,25 А 1,66 А 2,59 А 4 В DC; 17,1 Вт 9 В; 23,3 Вт 9 В; 15 Вт 5 В; 21,25 Вт Нагрузка +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT DC/DC- преобразователь (изолированный) IN: 9–36 В DC OUT: 5 В DC (3)