Импульсный инвертор: Импульсные преобразователи: Flyback

Импульсные преобразователи: Flyback

27-07-2020

Сердце всех импульсных источников питания – это преобразователь напряжения. Существует достаточно много разновидностей и топологий построения преобразователей. Каждая топология имеет свои особенности, недостатки и преимущества.

Сегодня расскажем про топологию обратноходового преобразователя.

Импульсный преобразователь напряжения – это преобразователь, в котором управляющий элемент (чаще всего транзистор) работает в импульсном режиме, постоянно замыкается и размыкается. За счёт этого ток через него передаётся порциями.

Обратноходовой преобразователь (от англ. flyback converter) – одна из разновидностей и построения преобразователя напряжения.

Немного истории

Импульсные источники питания начали развиваться параллельно трансформаторным с 40-х годов прошлого века.

Но производство ИИП приостановилось, потому что оно было дорогим, а сами источники получались сложными и громоздкими.

Под конец XX века с развитием транзисторов и интегральных схем, импульсная схемотехника воскресла. В 2020 году каждый житель планеты пользуется устройствами на импульсной схемотехнике. Это обыкновенные зарядки для телефонов всех мастей, телевизоры, компьютеры, светодиодные лампочки, источники бесперебойного питания… список можно продолжать бесконечно.

Как это работает

Одно из преимуществ обратноходового преобразователя в его простоте. Типовая схема преобразователя состоит из:

Работу Flyback преобразователя можно описать так: транзистор непрерывно закрывается и открывается. Пока транзистор открыт, течет ток и дроссель накапливает энергию. Когда транзистор закрывается, дроссель передает энергию на конденсатор и нагрузку.

Происходит это в 2 этапа.

1 этап

Транзистор замкнут, ток протекает через первичную обмотку, энергия запасается в виде магнитного поля.

2 этап

Транзистор размыкается, в первичной обмотке ток перестает течь, но запасённая в магнитном поле дросселя энергия создаёт ток на вторичной обмотке. Диод открывается, в конденсаторе накапливается энергия (для того, чтобы питать нагрузку на этапе 1 и питается нагрузка). 

Преимущества обратноходового преобразователя

Из-за простоты конструкции и сравнительно небольшом количестве электронных компонентов источники питания на обратноходовом преобразователе надёжные и не дорогие.

Flyback преобразователи:

• нечувствительны к короткому замыканию на выходе;

• имеют возможность регулирования выходного напряжения в широких приделах;

• исключают передачу помех из сети на нагрузку.

Недостаток тоже есть – это ограничение по мощности, до 200Вт. Более мощные источники питания целесообразно делать по другой топологии, иначе неизбежно упадет эффективность.

Компания Бастион выпускает источники бесперебойного питания для охранно-пожарных систем по топологии Flyback. За 29 лет клиенты убедились в надёжности наших ИБП и обратноходовых преобразователей.

Импульсные и линейные преобразователи

Проблема получения в большегрузном автомобиле напряжения, необходимого для питания радиостанций, автоэлектроники и средств связи (12-14 Вольт) может быть решена несколькими способами.

Самый простой из них взять необходимое напряжение с одного аккумулятора. Но последствия таких “экспериментов” печальны: через некоторое время аккумулятор придется выбросить. Другой, “цивилизованный” способ это установить в автомобиле устройство которое позволит получить необходимое напряжение без ущерба для штатной системы электрооборудования машины. В настоящее время выпускается два типа подобных устройств принципиально отличающихся друг от друга. 

Первая группа – это линейные стабилизаторы напряжения (адаптеры). Суть данного вида стабилизации состоит в том, что “лишнее” напряжение “остается” на регулирующем элементе. При этом ток который течет от аккумулятора (Iакк. рис.1) равен току текущему в полезную нагрузку (Iн. рис.1), а поскольку входное напряжение в два раза превышает выходное значит мощность потребляемая от аккумулятора в 2 раза превышает мощность которую потребляет полезная нагрузка, т.е. КПД такого стабилизатора (адаптора) 50% (а реально и еще меньше). Попробуем для наглядности подставить живые цифры. Возьмем ток полезной нагрузки Iн.=20Ампер.

Тогда:

Ракк. = Iакк. х Uакк. = 20 А х 28 В = 560 Ватт

 

Рн. = Iн. х Uн. = 20 А х 14 В = 280 Ватт

Разница этих мощностей (280 Ватт) выделяется в виде тепла, нагревая радиатор стабилизатора. Чтобы рассеивать такую мощность в течении продолжительного времени нужен радиатор огромных размеров. Реально данные стабилизаторы (адаптеры) выполнены на радиаторах гораздо меньших размеров, а это значит что если производитель заявляет, что максимальный ток стабилизатора равен 20-ти Амперам, то продолжительный режим работы стабилизатора будет возможен при токе 6-7 Ампер, не более. Эти преобразователи оптимальны для питания радиостанций и аудио аппаратуры т.к. максимальный ток эти приборы потребляют как раз кратковременно.

Вторая группа – это импульсные устройства. Принципиальное отличие импульсной схемотехники заключается в том, что она позволяет получить источники питания с высоким КПД, до 90%. В таких преобразователях “лишнее” напряжение не рассеивается в виде тепла, а преобразовывается в “дополнительный” ток на выходе. В свою очередь импульсные устройства можно разделить на две подгруппы:

• импульсные стабилизаторы напряжения /КПД до 90% 
• импульсные преобразователи напряжения (блоки питания) /КПД до 80%

Отличительной особенностью импульсных преобразователей является гальваническая развязка входного и выходного напряжений (т.е. в их составе имеется трансформатор ), который исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход при любых неисправностях самого преобразователя.

Современная элементная база и схемотехника позволила создать импульсные преобразователи и стабилизаторы напряжения которые обеспечивают:

1. Долговременный режим работы при максимальном токе нагрузки.
2. Автоматическое регулирование выходной мощности (можно не бояться перегрузок вплоть до короткого замыкания). Система ограничения мощности сама отследит перегрузку и ограничит выходную мощность до безопасного уровня.
3. За счёт высокого КПД обеспечивается нормальный тепловой режим и как следствие высокая надёжность и малые габариты.
4. Мощность потребляемая от аккумулятора лишь на 10-15% больше, чем потребляет нагрузка.
5. Наличие гальванической развязки входного и выходного напряжений в преобразователе (т.е. в его составе имеется трансформатор) исключает даже теоретическую возможность попадания входного напряжения на выход. В стабилизаторе же устанавливается мощный высокоэффективный ограничитель напряжения.
6. Пожалуй, единственным недостатком импульсных устройств это возможные радиопомехи, их уровень зависит от производителя (стоимости) преобразователя. Недорогие преобразователи не рекомендуется применять для питания радиостанций и радиоприёмников.

Для трансформации напряжения из одного уровня в другой применяются импульсные преобразователи постоянного напряжения, в работе которых используются индуктивные накопители. В таких конверторах мощность на выходе регулируются благодаря изменениям временного промежутка воздействия на нагрузку одним из двух способов:

• частотно-импульсным;

• широтно-импульсным.

Принцип действия импульсного повышающего преобразователя напряжения состоит в создании такого режима транзистора, во время которого вся цепь подачи мощности в нагрузку будет периодически прерываться. Таким образом, импульсный преобразователь 24 12 позволяет упорядочить колебания продолжительности выходящих импульсов при их неизменяющемся периоде изменения.

Однотактный импульсный преобразователь напряжения может работать в диапазоне мощностей от 0 до 100 Вт. Если же требуется устройство большей мощности, то применяют многотактный импульсный преобразователь напряжения.

Импульсный преобразователь dc dc

Во всех типах импульсных преобразователей dc dc открывание полупроводниковых ключей происходит во время передачи на транзистор специальных импульсов, с последующим запиранием этих транзисторов, в том числе и за счет возникающего напряжения от перезарядки конденсатора. Поэтому коммутирующий блок в таких конверторах отличается от таких же устройств в независимых инверторах.

Как правило, импульсный преобразователь dc dc помогает на нагрузке осуществить контроль за постоянным напряжением во время подключения к электросети постоянного тока за счет регулирования снижения напряжения на открытом полупроводниковом ключе. В этом случае небольшие показатели тока позволяют установить высокий уровень коэффициента полезного действия (КПД), достигающего 90-95%, импульсного конвертора постоянного напряжения при небольших размерах и весе. Такие показатели считаются существенными преимуществами, поэтому импульсный преобразователь нашел широкое применение в таких конструкциях, в которых изначально источником тока является контактная сеть, батарейки, аккумуляторы.   

Импульсный повышающий преобразователь с 12 В на 220 В

Очень часто возникают ситуации, когда отсутствует источник электропитания, но необходимо запитать бытовые электроприборы, например, от сети автомобиля. В этом случае используют импульсный повышающий преобразователь. Существует много схематических конструкций, в которых импульсный преобразователь 12 220 работает на повышенной частоте питающего напряжения. К такому импульсному повышающему преобразователю могут подсоединяться любые бытовые приборы, работающих на частоте 50 Гц, мощность которых не превышает максимальную и имеет защиту от перегрузки в сети по напряжению. Такое решение имеет свои преимущества, среди которых основные:

• длительный режим работы даже при максимальной загруженности;

• регулирование выходной мощности происходит автоматически;

• за счет повышенного КПД достигается высокая надежность и нормальный режим работы устройства.  

Вероятно, это будет любопытно:

Преобразователь 220 в 12 вольт

Преобразователи напряжения постоянного тока

Полупроводниковые преобразователи напряжения

Импульсный инвертор A-PPI-D для систем TCSPC

Пожалуйста, оставьте это поле пустым.

Ваше имя *

Ваш адрес электронной почты *

Номер телефона

Компания/Учреждение *

Country *AfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBolivia, Plurinational State ofBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, the Democratic Republic of theCook IslandsCosta RicaCôte d’IvoireCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Islands (Мальвинские острова)Фарерские островаФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияФранцузские южные территорииГабонГамбияГрузияГерманияГанаГибралтарГрецияГренландияГренадаГваделупаГуамГватемалаГернсиГвинеяГвинея-Бисау GuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Democratic People’s Republic ofKorea, Republic ofKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, the former Yugoslav Republic ofMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States ofMoldova, Republic ofMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPalauPalestinian Territory, OccupiedPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto РикоКатарРеюньонРумынияРоссийская ФедерацияРуандаСен-БартелемиОстров Святой Елены, Вознесения и Тристан-да-КуньяСент-Китс и НевисСент-ЛюсияСент-Мартин ( French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSpainSri LankaSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandTaiwan, Province of ChinaTajikistanTanzania, United Republic ofThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВенесуэла, Боливарианская РеспубликаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАУоллис и ФутунаЗападная СахараЗамбияЗимбабве

Тема *Техническая поддержкаЗапросить информацию о ценеДругое

Ваше сообщение

Желаю консультации по телефону

Я прочитал и принимаю политику конфиденциальности

VW разрабатывает собственные импульсные инверторы и системы терморегулирования

Автомобили   >

20 февраля 2023 г. – 16:02

VW разрабатывает собственные импульсные инверторы и систему терморегулирования

BEVMEBтермоуправлениеVolkswagen

В дополнение к аккумулятору и электроприводу Volkswagen Group Technology в настоящее время также разрабатывает импульсный инвертор и саму систему терморегулирования для электроприводов. Как и в случае с другими компонентами, разработчики VW выбрали модульную систему. Первое приложение будет в MEB+.

Согласно пресс-релизу Volkswagen, для первого импульсного инвертора, «разработанного Volkswagen», инженеры «с нуля переработали этот основной компонент с точки зрения аппаратного и программного обеспечения». Благодаря модульному принципу конструкции в будущем может быть реализована вся линейка от двигателей начального уровня до спортивных автомобилей мощностью 500 кВт и более.

Импульсные инверторы являются ключевым компонентом системы электропривода. В этих компонентах постоянный ток от батареи преобразуется в трехфазный ток для электродвигателей, поэтому вся энергия привода проходит через компоненты. Импульсный инвертор имеет решающее значение для надежности, безопасности и эффективности привода во время разгона и рекуперации. Если импульсный инвертор работает неэффективно, ценная энергия привода теряется в виде тепла. Поскольку это тепло должно быть рассеяно, потребность в охлаждении возрастает, а вместе с ней и энергопотребление системы охлаждения.

В настоящее время технология разрабатывается для серийной зрелости и может использоваться со следующим поколением MEB. Поскольку внедрение электрической платформы SSP во флагманском автомобиле VW Trinity, вероятно, будет отложено как минимум на два года с 2026 года (в других отчетах говорится даже о 2030 году), Volkswagen нуждается в технической платформе, на которой могут быть построены новые модели и рестайлинг существующих моделей. ближайшие годы. Таким образом, MEB пересматривается, чтобы стать MEB + с более коротким временем зарядки, большей дальностью полета и «значительным скачком» в функциях автоматического вождения.

Volkswagen заявляет, что работает над совершенно новыми решениями по управлению температурным режимом. Там, где сегодня используется множество отдельных модулей и длинных шланговых соединений, в будущем на смену придет очень компактный интегрированный термомодуль. Он управляет всей системой климат-контроля, включая высоковольтную батарею, и, таким образом, оказывает большое влияние на запас хода автомобиля и возможности быстрой зарядки.

по образцу Теслы?

В мире двигателей внутреннего сгорания различные системы охлаждения и кондиционирования все еще не были связаны друг с другом. Поскольку в электромобиле потребности в охлаждении и дальнейшее использование существующего отработанного тепла должны решаться гораздо более эффективно, очевидным выбором являются интегрированные системы. Tesla также полагается на высокоинтегрированное управление температурным режимом с помощью собственного специально разработанного оборудования.

Согласно Volkswagen, новый модуль «все в одном» должен быть «значительно легче, надежнее и эффективнее», чем современные системы. На данный момент компания еще не дает более конкретных сведений, поэтому точные детали улучшения отсутствуют.

– РЕКЛАМА –

В дополнение к эффективности импульсных инверторов и систем управления температурным режимом, текущие разработки также сосредоточены на масштабируемости – «поскольку высокая экономия за счет масштаба снижает затраты», согласно VW. Но и здесь целевая экономия средств точно не определяется.

«Фольксваген Груп и ее бренды — это первоклассные продукты и технологии. Благодаря размеру и широте группы, а также нашему собственному опыту, мы можем использовать огромную экономию за счет масштаба», — сказал генеральный директор VW Оливер Блюм в объявлении автопроизводителя на Tech Day 2023. «Это приносит пользу нашим клиентам и делает наши автомобили еще лучше».

«Наша цель — добиться технологического лидерства, в том числе в сфере электромобильности. Вот почему и здесь мы полагаемся на наши внутренние компетенции, и после аккумуляторных элементов и электродвигателей мы берем на себя разработку импульсных инверторов и систем управления температурным режимом», — говорит Томас Шмолл, главный технический директор группы. «В будущем это сделает Volkswagen Group одним из немногих производителей автомобилей в мире, способных предложить целостно оптимизированную комплексную систему».

volkswagen-newsroom.com

– РЕКЛАМА –

Предыдущая статья

Следующая статья

Нам необходимо ваше согласие, прежде чем вы сможете продолжить работу на нашем веб-сайте. Если вам еще не исполнилось 16 лет, и вы хотите дать согласие на дополнительные услуги, вы должны спросить разрешения у своих законных опекунов. Мы используем файлы cookie и другие технологии на нашем веб-сайте. Некоторые из них необходимы, в то время как другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и ваш опыт. Персональные данные (например, IP-адреса) могут обрабатываться, например, для персонализированной рекламы и контента или измерения рекламы и контента. Более подробную информацию об использовании ваших данных вы можете найти в нашей политике конфиденциальности.