Современная электроника №9/2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2019 Рис. 2. Беспроводные силовые приёмные и передающие катушки от компании Wurth Elektronik Рис. 4. Осциллограмма напряжения непосредственно на катушке передатчика без привязки к общему проводу GND при V in = 20 В и P out = 100 Вт Рис. 3. Осциллограммы напряжений, измеренных на стоках транзисторов (концах катушки передатчика), показаны синим и красным цветом. Жёлтым и зелёным показана форма напряжения на затворах. Напряжения измерены относительно общего провода (GND) при напряжении питания V in = 20 В и выходной мощности P out = 100 Вт ● форма тока и напряжения почти синусоидальная; ● не требует контроллера и управля- ющего программного обеспечения; ● легко масштабируется на мощность 1…200 Вт; ● ключи, выполненные на МОП-тран- зисторах, переключаются практически по нулевому напряжению (отсюда и его второе название – ZVS-генератор, от англ. Zero-Voltage Switching, в дан- ном случае –переключение принуле- вом напряжении); ● легко настраивается под различные уровни напряжений и токов. Принципиальная базовая электри- ческая схема преобразователя Ройера приведена на рисунке 1 и представляет собой схему передатчика энергии, кото- раянагруженанапередающуюкатушкуL P . Приёмэнергиитакжевыполняетсячерез катушкуиндуктивностикаканалогично- го, такииногоконструктивногоисполне- ния. Варианты конструктивного испол- нения катушек приведенына рисунке 2. П РИНЦИП РАБОТЫ Резонансный преобразователь, как правило, действует с постоянной рабо- чей частотой генерации, которая опре- деляется резонансной частотой парал- лельного колебательного контура, обра- зованного элементами L Р иC Р . Как только на схему будет поданонапряжение пита- ния постоянного тока, она, из-за нали- чия неизбежного разброса параметров МОП-транзисторов, войдёт в автоко- лебательный режим. При подаче пита- ния, буквально за доли секунды, один из двух МОП-транзисторов окажется открыт более, чем другой. Положитель- ная обратная связь по затворам МОП- транзисторов по отношению к стоку противоположного менее открытого МОП-транзистора приводит к фазово- му сдвигу на 180°, и эти два ключа всег- да будут в противофазе друг к другу и никогда не включатся одновременно (см. рис. 3). Такимобразом, приправиль- но выполненной конфигурацииналичие сквозных токов в данной схеме в прин- ципе невозможно. МОП-транзисторы поочерёдно подключают параллель- ный колебательный контур на общий провод («землю»), причём его противо- положный конецподсоединён к источ- нику питания, что позволяет периодиче- скиперезаряжать резонансный контур. На рисунке 4отображенаформанапря- жениянепосредственнона катушке. Как можно видеть, она практически синусои- дальная, о чёми говорилось выше. Резонансная частота преобразовате- ля определяется как резонансная часто- та идеального колебательного контура: , где L – индуктивность катушки коле- бательного контура L P ; С – ёмкость кон- денсатора колебательного контура C p . Поскольку мы имеем дело с реальным контуром, его резонансная частота f r ..