Дослідження ефективності синхронного понижуючого перетворювача

Анотація

Об’єктом дослідження є синхронний понижуючий перетворювач напруги з системою керування. Одним з найбільш проблемних місць є передача енергії в перетворювачах для досягнення відповідного значення числового діапазону з мінімальними втратами в компонентах електричної схеми. Запропоновано та описано структурну та електричну схему з синхронного перетворювача, яка за допомогою цифрової системи забезпечує більш точні дані, пов’язані із впливом на роботу схеми. Представлено конкретний приклад розрахунку з чисельними значеннями елементів електричної схеми – підґрунтя для вибору конкретних частин електросхеми за відповідними категоріями.

В ході дослідження використовувалися набір апаратних та програмних засобів, зокрема: для понижуючого перетворювача елементи – ключ, діод та конденсатор; мікроконтролера – відповідний діапазон частоти та напруги; драйвера – характеристики керування силовими ключами з відповідними робочими параметрами. Проаналізовано та розраховано всі можливі втрати при пониженні значення напруги до необхідного рівня, зокрема втрати у компонентах електросхеми перетворювача, – котушці індуктивності, ключах та конденсаторах, – що є необхідною складовою синхронного понижуючого перетворювача. Отримано графіки перемикань ключів електросхеми, з яких розраховано втрати потужності та ефективність, що виражається коефіцієнтом корисної дії схеми. Отримано графіки залежності ефективності перетворювача від вихідної потужності; часові характеристики керованої широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) та вихідної напруги; залежність втрат у ключах. Обумовлено тим, що запропонований синхронний перетворювач має ряд особливостей роботи. Зокрема, аналого-цифровий перетворювач як зворотній зв’язок, цифрову систему керування з дискретним кроком та випрямлення шляхом заміни діодів на активно керовані вимикачі. Останні представляють ключі «високого» та «низького» рівня напруги залежно від струмів напруг, що в них протікають. Це забезпечує можливість отримання більш коректного значення показників. Порівняно з аналогічними понижуючими перетворювачами, даний конвертер має показ напруги з можливою незначною похибкою.