Введение к работе
Актуальность темы:
Уровень развития источников вторичного электропитания (ИВЭП) определяется успехами в развитии всея радиоэлектрошоп аппаратуры (РЭА). Использование микросхем высокой степени интеграции прішело к: значительному увеличешво потребляемых токов и снижению уровней напряжения. Поэтому в последнее время возрос юггерес к сильноточным низковольтным ИВЭП. обладающим высокими энергетическими показателями и надежностью. Как частный случая решения данной проблеми - обеспечение параллельной работы нескольких выходных каналов одного многоканального ИВЭП или соответствующж выходных каналов нескольких многоканальных ИВЭП. Под сильноточными ИВЭП здесь и далее подразумеваются высокочастотные (20-100кГц) импульсные источники питания на выходные токи 1О-10ОЛ и более.
Сильноточные источники электропитания строятся по принципу модульного агрегатирования или параллельной работа отдельных стабилизаторов. При параллельной работе как полупроводниковых приборов, так н отдельных стабилизаторов возникает необходимость обеспечения равномерного токораспределения. Неравномерность токораспределения в первом случае обусловлена разбросом характеристик полупроводшпсовых приборов, во втором - характеристик стабилизаторов. При параллельной работе выходных каналов разных многоканальных ИВЭП возникает проблема параллельной работы высокочастотных преобразователя напряжения. Существующие методы обеспечения параллельной работы высокочастотных преобразователей характеризуются относительной сложностью схемотехнических решений.
Один из факторов, определяющих повышенный интерес к многоканальным импульсным ИВЭП, связан с успехами в технологии производства магнитных материалов, появлением принципиально нового класса магнитомягких материалов - аморфных сплавов. Особенности технологии, уішкальное сочетание махтлттх, олект-річеских и механических характеристик аморфных магнитных сплавов определили тенденцию активного развития техніки мэгнитно-го усиления и преобразования, в частности, высокочастотных однообмоточных бцстродепствующих магнитных усилителей (01ИУ).
Потребность в сильноточных многоканальных импульсных ИВЭП, появление аморфных сплавов, положительные особенности техники магнитного усиления и преобразования позволяют сделать вывод об актуальности задачи разработки высокочастотных сильноточных многоканальных импульсных ИВЭП с применением ОБМУ в качесве регулирующих органов в стабилизаторах напряжения и тока. Сильноточные многоканальные ИВЭП должны удовлетворять ряду требования. Это максимально возмогши КПД; высокая удельная мощности; высокое качество выходных параметров; устойчивая работа во всем диапазоне изменения токов нагрузок (от холостого хода до номинального значения) как каждого канала в отдельности, так и при параллельной работе одинаковых каналов; гальваническая развязка между входом и выходом; защита от перегрузок и перенапряжений; предельная простота схемотехнических решении; низкая себестоимость; высокая надежность и др.
Цель работы:
Целью работы является разработка многоканальных сильноточных источников питания с высокочастотными магнитными ключами (МЮ, удовлетворяющих перечисленным требованиям, в частности, разработка высокочастотного транзисторного преобразователя предназначенного для совместной работы с импульсными регуляторами напряжения на МК, обеспечение синхронной и синфазной работы таких преобразователей, обеспечение равномерного токорас-пределения при параллельной работе как диодов выпрямителя, так и импульсных стабилизаторов напряжения на МК.
Предмет исследования:
Импульсные сильноточные регуляторы и стабилизаторы напряжения и тока с высокачастотными МК, параллельная работа стабилизаторов напряжения на МК, высокочастотные транзисторные преобразователи, синхронная и синфазная их работа, физическое и математическое моделирование процессов в 'основных узлах стабилизаторов.
Научная новизна:
1. Предложена и реализована многоканальная система
электропитания с равномерным токораспределеішем на базе
импульсных стабилизаторов напряжения с высокочастстшми МК.
2. Разработан и реализован метод построения сильноточного
высокочастотного МК с расщепленной обмоткой.
3. Разработана методика расчета нерегулируемого
'преобразователя (силового автогенератора) с дросселем насыщения (ДН) в цепи обратной связи по напряжению.
4. Впервые показана, возможность синхронноя и синфазной
работы силовых автогенераторов без введенеия дополнительных
элементов. Предложен и реализовал метод "магнитного" выравни
вания частот параллельно работаюіцих силових автогенераторов.
5. Впервые показана возможность параллельной работы
импульсных стабилизаторов напряжения с равномерным
токораспределеішем при наличии в каждом стабилизаторе
единственной обратной связи по выходному напряжению.
6. Сформулированы условия параллельной работы импульсных
стабилизаторов напряжения на мапттшк ключах С ИСН на МЮ.
7. Для снижения неравномерности токораспределения при
параллельной работе ИСН на МК предложено вести комплектацию
магнитопроводов МК с учетом дополнительного параметра.
Практическая ценность:
1. Предложенная многоканальная система электропитания с равномерным токорАспределешіем может бить использована для построения високосчїфектіті-шх сильноточных нсточютсов питания.
Z. Сильноточный МК с расщепленной обмоткоя обеспечивает равномерное распределен)» тока, нагрузки между параллельно включенными диодами плеча выпрямителя и одновременно повышает к. п. д. источника питания.
-
Разработанная методика расчета нерегулируемого транзисторного преобразователя позволяет вести расчет по міпшмуму исходных данных.
-
Предложешшя метод "магнитного" выраышвания частот параллельно работающих силовых автогенераторов обеспечивает синхронную и синфазную работу нескольких автономных силовых автогенераторов без введенім дополшггельных элементов.
-
Предложенный метод включения ИСН на МК на параллельную работу обеспечивает практически равномерное распределение тока нагрузки между стабилизаторами при отсутствии обратных связен по току.
-
Предложен дополнительный контролируемый параметр для комплектаїдш магнитопроводов, обеспечиваюїдііп минимальную неравномерность токораспределешія.
-
Разработанные схемотехнические решения сильноточных регуляторов напряжения и тока характеризуются високими
показателями экономичности и эффективности.
Положения выносимые на защиту:
1. Многоканальная система электропитания с равномерным токораспрэделением на базе сильноточных импульсных стабилиза-торов напряжения с высокочастотными магнитными ключами.
Е. Методика расчета нерегулируемого высокочастотного транзисторного преобразователя (силового автогенератора) с дросселем насыщения в цепи обратной связи по напряжению.
3. Метод "магнитного" выравнивания частот параллельно
работающих силовых автогенераторов.
4. Сильноточный высокочастотный Ж с расщепленной
обмоткой.
5. Условия и способ включения на параллельную работу
ИСН на МК.
Реализация результатов работы:
Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в работе, нашли применение при разработке многоканальных сильноточных источников вторичного электропитания микропроцэс-сорных устройств вычислительной техники, в регуляторах мощности и стабилизаторах напряжения системы электроснабжения аппарата "искусственная почка", в источниках питания для устройств радиосвязи.
Апробация работы:
Основные положения работы докладывались и обсуждались на V Межотраслевой научно-технической конференции по средстваам вторичного электропитания РЭА (г.Ленинград, 1987г.). на Всесо- ' юзном научно-техническом семинаре "Социальные аспекты преобразовательной техники" (г. Запорожье, 1990г.). на Международной конференции по интервальным и стохастическим методам в науке и технике ИНГЕРВАЛ-9Е (г. Москва. 1992г). а также на заседаниях кафедры электрических и электронных аппаратов МЭИ. Публикации:
По результатам выполненных исследования опубликовано 9 печатных работ, Л из которых патенты на изобретения и 1 авторское свидетельство на изобретение. Материалы диссертации вошли в 5 отчетов по научно-исследовательской работе.
Структура и объем работы:
