Современная электроника №6/2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 31 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2019 Рис. 1. Выходные характеристики МП с разным алгоритмом работы защиты от перегрузок по току случае, например, дляМПс контроллера- ми типаUC3842 электропитание устрой- ства управления и обратной связи (ОС) должно осуществляться от входа. Тог- да при КЗ на выходе работа контрол- лера будет продолжаться без перезапу- ска. Выходная характеристика МП при этомизменитсяна спадающую(зависи- мость 3 на рисунке 1). Такая характери- стика, например, реализована вМПпро- изводства ООО «АЭИЭП» серии МДС [3]. Ёмкость нагрузки, независимоот её вели- чины, заряжается до техпор, пока выход- ное напряжение не достигнет номиналь- ного значения. МП серии МДС5-3,3 с номинальнымвыходнымтоком5А, мак- симальнымтокомв режиме ограничения 6,5 А и выходным напряжением 3,3 В, работая только на ёмкостную нагрузку, заряжает выходнуюёмкость 100 000мкФ до номинального выходного напряже- ния за время не более 50 мс! МП с таки- мивыходнымихарактеристиками удоб- но использовать также как зарядные устройства для аккумуляторов и иони- сторов. Очевидно также, чтопреобразо- ватели, имеющие такуюструктуру, допу- скают подстройку выходного напряже- ния в диапазоне от 0 до U ВЫХ.НОМ . Высокое значение КПД для МП в номинальном режиме работы, конеч- ноже, нужно. Этопрестижно, современ- но. Также, как иметь болид для соревно- ваний «Формулы-1». Команда «Мерседес Макларен» такой имеет, но основные деньги фирма зарабатывает, продавая «простые» серийные автомашины. Высо- кий КПД уменьшает перегрев МП и кос- венно повышает надёжность. Вот что действительно важно! Кроме того, уве- личиваяКПД, разработчикиразмещают МПбольшеймощностив корпусе техже размеров, чтои МПменьшеймощности, уменьшая таким образомноменклатуру корпусов. На рисунке 2 показаны зави- симостиКПДмодулейпитанияМДМ480 и МДМ680, смонтированных в корпусе одногоразмера. КорпусмодуляМДМ1000 имеет теже габариты, но высоту 16мм. Зачастую потребители предъявляют требование минимизировать потери в МПпри работе в дежурномрежиме и на холостомходу (ХХ). Появился даже спе- циальныйтерминдляобозначения этого режима–Greenmode (дословно «зелёный режим», режим с малымпотреблением). Такие режимы актуальны для космиче- ской аппаратуры, где источник энергии ограниченвресурсах, или, например, для бытовойаппаратуры, которая включена в сеть, но подавляющую часть времени находится в режиме ожидания. Особен- ностиструктурыМП, реализующих такой режим работы, подробно описаны в [4]. МПвыходноймощностью480…1000Вт, разработанные в ООО «АЭИЭП» в соот- ветствии с описанными алгоритмами работы, имеют потребление в режиме ХХиливыключенныеповыводу управле- ния (дежурныйрежим)менее1%отноми- нальнойвыходноймощности (см. табл.) исохраняют высокое значениеКПДдаже при уменьшении выходного тока до 5…20%от номинального значения. Актуальнымтребованиемсегодняявля- етсяистабилизациявыходногонапряже- ния МП в режиме малой нагрузки и ХХ. Причёмеслиодинразработчик гаранти- рует, что в режиме ХХ выходное напря- жение МП не выйдет за границы зоны ±30% от номинального значения выход- ногонапряжения [5], то другойне гаран- тируетнизначенийвыходногонапряже- ния, ниамплитудыегопульсаций [6]. Три- виальнымрешениемэтойзадачиявляется подгрузка МП резисторами на выходе. Такое решение уменьшает КПД модуля питанияна1…2%. Ноэтоещёнепроблема. ДлямощныхМПнеобходимонайтиместо на плате для размещения таких резисто- ров. Вот этонастоящаяпроблема! Ведь1% отмощности480Вт–это6–7резисторов мощностью1Вт (эторазмер 2512)! ООО «АЭИЭП» разработало и запатен- товало структурные схемы преобразо- вателей, которые решают эту задачу без установки дополнительных подгрузоч- ных элементов, уменьшения КПД и уве- личения входного тока в режиме ХХ [7]. Актуальной сегодня становится задача нормирования параметров выходного напряженияМПв диапазоне выходных токов от 0 до I НОМ , хотя в ТУ упомянутых выше производителейМПобычно запи- сывается диапазон от 0,1 × I НОМ до I НОМ . Кроме того, изменения выходного тока в указанном диапазоне должно происхо- дить скачкообразно, что, по существу, и определяет величину переходных откло- нений на выходеМП. Некоторые произ- водители, применяя «военнуюхитрость», обходят этожёсткое требование, указы- вая длительность фронта (и не малую!) этого почему-то всё ещё «скачкообраз- ного» изменения. Например, в [8] дли- тельность фронта этого «скачкообраз- ного» изменения выходного тока или входного напряжения должна быть не менее 0,5 мс! Но ведь даже дляМП, рабо- тающего на частоте 100 кГц, за это время проходит 50 периодов работы, в течение которых модуль вообще может отрабо- тать это изменение! Или, во всяком слу- чае, заметно уменьшить. Корректным будет именно скачкообразное измене- ние указанных выше параметров. Всё чаще звучит требование малых переходных отклонений в указанном диапазоне изменения выходного тока Рис. 2. Зависимости КПД модулей МДМ480 и МДМ640, разработанных в одном и том же корпусе Потребление в режиме холостого хода модулей питания серии МДМ Тип модуля питания МДМ480-1М45 МДМ640-1В38 МДМ1000-1М27 I ВХ.ХХ , мА 16 93 14 P ХХ / P НОМ , % 0,77 0,4 0,32 U ВЫХ U НОМ 1 2 3 I НОМ I ВЫХ I МАКС I КЗ η 90 88 86 84 82 МДМ1000-1М27 МДМ640-1В38 МДМ480-1М45 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Р / Р ном