Современная электроника №8/2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 73 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2018 ным развязанным модулем питания с очень широким входным диапазоном). Выражение P in в данномслучаеимеет вид: , где V out2 – выходное напряжение выход- ной цепи последовательно соединён- ной с входной цепью преобразователя. Второйвариант схемвключения галь- ванически развязанного DC/DC-пре- образователя с последовательнымсоеди- нениемего входнойивыходнойцепей– это схема с вычитаниемна входе преоб- разователя выходногонапряжения пре- образователяиз напряженияпервичного источника питания. При таком включе- нии существенно увеличивается КПД схемы по сравнению со стандартным включениемпреобразователя, чтоможет быть полезно в применении в источни- кахпитания, не требующих гальваниче- ской развязки (см. рис. 9). Для такого включения всё так же справедливо выражение (1), выраже- ние для P in , в данном случае, приобре- тает следующий вид: . Рассмотрим эту схему включения на примере (см. рис. 10). Полезная мощ- ность на нагрузке 200 Вт, потребляе- мая от входной сети составляет 202 Вт. При такоймощности на нагрузке преоб- разователь выдаёт всего 29,9 Вт выход- ноймощности, что является несомнен- ным достоинством схемы. Напряжение на входе преобразователя составляет 9 В (минимальное напряжение для его рабо- ты), которое является разностьюнапря- жения первичного источника питания 57 В и выходного напряжения преобра- зователя 48 В. КПД схемы в этих услови- ях с учётомКПД преобразователя (око- ло 93%) равен почти 99%. При напряже- нии первичного источника питания 84 В (верхняя граница напряжения работы схемы) КПД схемы близко к 97%. При этом выдаваемая выходная мощность преобразователя увеличивается с 29,9 до 82 Вт. По значению КПД схема луч- ше типовых понижающих конвертеров (buck, step-down converter) с выходным напряжением более десяти вольт. Если принять значение КПД преобразователя равным 80%, то получим значения КПД схемыпримерно от 91 до 97%, при изме- нении входного напряжения с 84 до 57 В соответственно. Зависимость КПД схе- мы от напряжения первичного источ- ника питания показаны на рисунке 11. I IN I OUT V OUT P OUT P Z V Z = V OUT I OUT I Z = I IN + I OUT I IN V IN P IN DC/DC- преобразователь (изолированный) +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT P inDCDC V inDCDC = V IN – V OUT Нагрузка Рис. 9. Схема включения гальванически развязанного DC/DC-преобразователя c вычитанием на входе преобразователя выходного напряжения преобразователя из напряжения первичного источника питания Рис. 10. DC/DC-преобразователь с выходным напряжением 48 В, входным напряжением 9…36 В с вычитанием на входе преобразователя выходного напряжения преобразователя из напряжения первичного источника питания Рис. 11. Зависимость КПД преобразователя от входного напряжения (с вычитанием на входе преобразователя выходного напряжения преобразователя из напряжения первичного источника питания) +V INPUT –V INPUT +V OUTPUT –V OUTPUT DC/DC- преобразователь (изолированный) IN: 9–36 В DC OUT: 48 В DC 2,544 А 4,167 А 0,623 А 0,623 А 48 В; 200 Вт 3,544 А 57 В DC; 202 Вт 9 В; 31,9 Вт 48 В; 29,9 Вт Нагрузка 9 100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90 89 88 9 11,5 КПД, % V OUT =48 В DC, КПД=93% V OUT =28 В DC, КПД=93% V OUT =12 В DC, КПД=93% V OUT = 12 В DC, КПД=85% V OUT =48 В DC, КПД=85% V OUT =28 В DC, КПД=85% 16,5 21,5 31,5 36,5 V inDCDC , В 26,5 14 19 24 29 34 (4) (5)