Одной из задач разработчиков современных силовых преобразователей, управляющих высокоэнергетической нагрузкой, является достижение высокого КПД. В этом плане интересен преобразователь, созданный для управления электромагнитным клапаном (ЭМК) мембранного типа газового дизель-генератора. Управление ЭМК ведется посредством силового тиристорного преобразователя (СТП), построенного на основе тиристорной триггерной ячейки.

В статье рассмотрены вопросы построения источника переменного тока низкой частоты на базе полумостового инвертора. Источник предназначен для питания разрядной лампы высокого давления. Для обеспечения устойчивой работы инвертора в режимах асимметричной проводимости лампы предлагается использовать релейный регулятор напряжения на разделительном конденсаторе. Повышенная эффективность обеспечивается минимальным количеством силовых ключей и режимом «мягкой» коммутации. Приведены результаты моделирования и макетирования инвертора, а также методика расчета схемы.

В данной статье речь пойдет о продукции компании, практически незнакомой отечественным разработчикам электроники.
Среди устройств, которые могут заинтересовать потребителей, прежде всего стоит отметить низкопрофильные и высоковольтные DC/DC-преобразователи с выходным напряжением до 10 кВ для традиционного и поверхностного монтажа, мощные DC/DC- преобразователи для промышленного и военного применения (до 400 Вт), высококачественные катушки индуктивности и трансформаторы, изолированные AC/DC-источники питания для различных задач, корректоры коэффициента мощности.

В заключительной статье цикла рассмотрены некоторые общие проблемы, важные для создания высоковольтных источников питания различных видов и классов. К их числу относятся: задачи умощнения и комплексирования, оптимизация совместимости, обеспечение надежности, измерение выходных параметров и др.

В процессе эволюции импульсных преобразователей были изобретены различные демпфирующие цепочки, зачастую называемые снабберами (от англ. snubber), которые позволяют улучшить (смягчить) условия коммутации ЭК и снизить уровень производимых электромагнитных помех. В статье приводится расчет нерассеивающего демпфера DC/AC-преобразователя.

Компания Chroma ATE является мировым лидером в области разработки и производства программируемых источников питания (ПИП) и электронных нагрузок средней и большой мощности. В статье описываются выпущенные компанией новые ПИП постоянного тока серии 62000P.

В статье рассматриваются вопросы, актуальные для разработчиков приборов с ультрамалым энергопотреблением. Обсуждается, каким образом можно свести к нулю мощность, потребляемую преобразователями в режиме ожидания.

Статья посвящена тиристорным преобразователям частоты с резервированными автономными резонансными инверторами (ТПЧ с РАИР) для ответственных электротехнологических установок (ЭТУ) с непрерывными электротехнологическими процессами (НТП). Рассматриваются основные методы и средства обеспечения их надежности, а также схемотехническое выполнение конденсаторных выключателей (КВК), позволяющих реализовать индивидуальное отключение и эффективное ограничение тока через силовые полупроводниковые приборы (СПП) аварийного моста. Приводятся результаты моделирования в среде MATLAB+Simulink процессов отключения аварийного и подключения резервного мостов в ТПЧ с РАИР для различных схем резервирования и алгоритмов переключения.

В очередной статье цикла рассмотрены высоковольтные источники питания (ВВИП) с выходом на постоянном токе. Приведены схемы таких ВВИП на основе высокочастотных преобразователей для питания мощных электровакуумных приборов, в частности рентгеновских трубок. Описаны особенности функционирования конкретных ВВИП и их устройств, даны сведения о применяемых компонентах.

Большинство производителей оборудования рассматривают экспорт своей продукции как главную возможность для обеспечения роста компании и получения прибыли, при этом они стремятся свести к минимуму число различных версий изделий, которые им приходится выпускать, чтобы обеспечить продажи по всему миру. К счастью, разработка источника питания, который без каких-либо модификаций подошел бы для использования почти в любой стране, не очень сложна.

В статье рассматривается технология GreenChip, разработанная компанией NXP Semiconductors для минимизации энергозатрат.

В последнее время разработчики систем электропитания для сложных многофункциональных устройств сталкиваются с многочисленными трудностями при выборе элементной базы для построения качественного, надежного и недорогого изделия. Современная электроника, выполняя все более сложные задачи, требует в процессе своего функционирования огромное количество энергии, при этом требования к ее качеству также становятся все жестче. С увеличением производительности и с повышением быстродействия потребление энергии также растет. В статье рассматриваются новые подходы к проектированию систем электропитания, а именно, использование твердотельных контроллеров мощности, что дает не только защиту от перегрузок, но и осущствлять точный контроль уровня потребляемой мощности.

В данной статье рассматриваются новые источники питания постоянного тока компании ET System (Германия): их особенности, функциональные возможности и примеры практического использования.

В статье предложены способы по организации систем электропитания телекоммуникационного оборудования с применением функционально завершенных модулей гальванически изолированных DC/DC-преобразователей и POL (Point_Of_Load) регуляторов, а также приведены основные технические характеристики изделий групп PowerQor, BusQor, DualQor, iQor, NiQor компании SynQor. Дополнительно автором рассмотрены вопросы, связанные с проектированием системы электропитания телекоммуникационных модулей на основе архитектуры с промежуточной шиной (IBA).

В статье рассматриваются проблемы устранения коммутационных потерь в конвертерах постоянного напряжения, обусловленных обратным восстановлением выходного диода. Приведено схемное решение данной проблемы.

В статье рассматривается система управления многофазным понижающим импульсным преобразователем. Показано, что рассмотренная система отличается тем, что равномерное деление тока нагрузки между фазами в переходных и установившихся режимах осуществляется при заданной ведущей фазе, когда токи дросселей остальных (ведомых) фаз регулируются, поддерживаясь близкими к току дросселя ведущей фазы.

Анализируются особенности теоретического расчета и схемотехнического анализа электромагнитных процессов в однотактном автономном полирезонансном инверторе, разработанном для силовых высокочастотных электротехнических комплексов термического назначения, работающих на резонансный колебательный контур. Произведен расчет базового и кратных режимов работы полирезонансного инвертора на первой, второй и других гармониках выходного тока, который позволяет выявить режим максимальной мощности инвертора. Результаты расчета полирезонансного инвертора на предмет содержания гармоник в кривой выходного тока уточнены схемотехническим PSpice-моделированием в программе Microcomputer Circuit Analysis Program — Micro-Cap 10.

Мировой финансовый кризис оказал крайне негативное влияние на рынок возобновляемых источников энергии. Однако с начала 2010 г. ситуация стала меняться в лучшую сторону, было возобновлено много замороженных проектов и стартовало несколько новых, еще более крупных. Наиболее ощутимый рост наблюдается у производителей ветроэнергетических установок (ВЭУ) и солнечных энергетических станций (СЭС), в России аналогичный процесс идет в малой гидроэнергетике.

В статье рассмотрены некоторые особенности комбинированного расчета силовой схемы тиристорного мостового инвертора с обратными диодами и удвоением частоты, широко применяемой в тиристорных преобразователях для установок индукционного нагрева металлов токами повышенной частоты. Теоретический анализ автономного инвертора дополняется результатами расчета его PSpice-модели в программе Micro-CAP. В этом случае определяется погрешность от принятых допущений при анализе эквивалентной схемы инвертора, а также воспроизводятся электромагнитные процессы, которыми проверяются теоретические результаты.

В статье рассказывается о современных бесконтактных системах защиты (СЗ) для тиристорных преобразователей частоты (ТПЧ) с автономными резонансными инверторами (АИР) с использованием метода, основанного на принудительном запирании тиристоров АИР при аварийных режимах с помощью тиристорноконденсаторного выключателя (КВК) с одновременным блокированием работы блоков управления БУВ тиристорного выпрямителя (ВПТ) и БУИ АИР. Рассматриваются особенности и примеры построения, а также алгоритмы работы таких СЗ по данному методу. Приводятся результаты моделирования процессов аварийного отключения ТПЧ с различными схемами АИР с открытым входом.

В очередной статье цикла дан обзор высоковольтных источников питания (ВВИП) с импульсным выходом для работы с мощными электровакуумными приборами. Приведены схемы ВВИП для рентгеновских трубок, в том числе преобразователей с микропроцессорным управлением. Описан алгоритм управления, особенности функционирования ВВИП, его устройств и компонентов.

Модульная архитектура источников питания позволяет реализовать самые сложные задачи, используя широкую номенклатуру стандартных DC/DCи AC/DC-преобразователей и других вспомогательных модулей. Если необходимо разработать сложный источник питания, работающий на несколько нагрузок с повышенными требованиями к надежности и качеству электропитания, его можно легко спроектировать, применяя модули фирмы GAIA Converter.

Наличие в бортовых вычислительных системах современных летательных и космических аппаратов процессоров, элементов памяти, функциональных логических элементов c низкими напряжениями питания (0,8–3,3 В) и импульсным потреблением тока довольно часто требует применения источников питания с высокой нагрузочной способностью и улучшенными показателями электромагнитной совместимости. В статье представлен DC/DC–преобразователь MFP0507S типа POL (point-of-load), предлагаемый компанией Crane Electronics, Inc. (торговая марка Interpoint) для применения в распределенных системах электропитания бортовой аппаратуры авиационной и космической техники.

Статья посвящена современным бесконтактным системам защиты (СЗ) силовых электронных устройств (СЭУ). Рассматривается комплекс задач, решаемых при проектировании СЗ для тиристорных преобразователей частоты (ТПЧ) с автономными резонансными инверторами (АИР) с учетом их характерных особенностей. Описаны методы бесконтактной защиты и непосредственно тиристорно*конденсаторные выключатели (КВК). Приводятся результаты моделирования в среде MATLAB с помощью инструментов пакета Simulink процессов аварийного и рабочего отключений ТПЧ с АИР удвоением частоты и закрытым входом.

В данной работе приводится анализ процессов с использованием подхода «локального усреднения» и с дополнительным учетом некоторых реальных параметров элементов.

Программируемые источники питания и электронные нагрузки — относительно новый вид контрольно-измерительных приборов, появившийся на мировом рынке около 10 лет назад и практически не выпускаемый отечественной промышленностью. В статье рассматриваются данные приборы, их основные технические характеристики, функциональные возможности и отличия, а также дается представление о современном состоянии мирового рынка.

Настоящая часть цикла посвящена особенностям высоковольтных блоков и модулей источников высокого напряжения. Приводятся основные характеристики входящих в них высоковольтных компонентов, а также принципы и элементы технологии изготовления блоков и модулей, в том числе и параметры некоторых изоляционных материалов.

В статье рассматриваются экономичные гальванически изолированные DC/DC-преобразователи компании RECOM серии PowerLine+ для жестких условий эксплуатации. Затрагиваются вопросы, связанные с конструктивными особенностями, базовыми схемотехническими решениями и особенностями эксплуатации.

В последнее время в России большое внимание уделяется энергетической эффективности, технологичности и минимизации силовой аппаратуры для телекоммуникационных приложений. В таких условиях в конкурентной борьбе могут рассчитывать на успех только высококачественные продукты, имеющие превосходные технико-экономические показатели, значительно повысить которые возможно за счет использования систем питания с промежуточными шинами.

В статье рассматриваются особенности исследования нагрузочного контура схемотехнической модели тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ).

В первой статье цикла приводятся сведения об областях применения мощных высоковольтных источников питания (ВВИП) и их классификация. Рассмотрены отличия ВВИП от низковольтных ИП. Дается обзор структур построения мощных ВВИП в аспекте их развития. В последующих частях данного цикла будут отмечены особенности реализации собственно высоковольтных блоков, модулей, блоков и их компонентов.

Современные инициативы по разработке экологичных изделий в первую очередь направлены на минимизацию энергопотребления устройств бытовой техники, промышленного оборудования и т. д. Однако, несмотря на успехи в общем снижении потребляемой мощности, перед конструкторами источников питания встают все более трудные задачи. Чтобы удовлетворить спрос со стороны конечных потребителей на миниатюризацию электронных устройств с одновременным сохранением или повышением их технических характеристик, необходимо совершенствовать силовые компоненты для достижения большей плотности мощности в новых поколениях изделий.

Рассмотрены результаты экспериментального исследования энергетических (КПД, коэффициенты мощности) и спектральных (гармонический состав и коэффициенты искажения синусоидальности напряжения и тока) характеристик однофазного ИБП двойного преобразования энергии серии ИДП мощностью 3 кВА совместного производства ЗАО «Связь инжиниринг» и ЗАО «РУСЭЛТ».

Существует большое количество конструкторских решений для систем промышленной автоматики, например, установка источников питания на DIN-рейку, в каркасы или шкафы типа «Евромеханика» и блоки, монтируемые непосредственно в стойку. В статье приведен обзор изделий компании Delta Elektronika B.V. (Нидерланды), ориентированных на установку в 19" стойки.

Несколько хитростей, которые помогут спроектировать высокоэффективное зарядное устройство, отвечающее всем международным стандартам.

В статье изложены результаты анализа и характерные особенности аварийных процессов, приводятся общие выражения для аварийных токов в тиристорных преобразователях частоты (ТПЧ) с автономными резонансными инверторами (АИР) для электротехнологических установок (ЭТУ), сформулированы требования к датчикам аварийного состояния и рассмотрены вопросы использования быстродействующих дифференциальных датчиков тока. Описано моделирование в среде MATLAB с помощью инструментов пакета Simulink процесса ликвидации аварийного режима с использованием тиристорно-конденсаторного выключателя (ТКВ) в ТПЧ с АИР удвоением частоты и открытым входом.

Существенно улучшить энергетические и массогабаритные показатели источников питания возможно путем использования микросхем непрерывных стабилизаторов напряжения с низким напряжением между входом и выходом. В статье рассматриваются разработанные ОАО «НПП «ЭлТом» микросхемы, приведены их технические характеристики и электрические параметры, рекомендуемые схемы включения.

В статье рассказывается о классификационных группах схем автономных резонансных инверторов (АИР) с удвоением частоты, встречными диодами, закрытым и открытым входами, широко используемых для электротехнологических установок (ЭТУ). Рассматриваются особенности протекания аварийного процесса при срыве инвертирования в различных схемах АИР с открытым входом и ограничением аварийного разрядного тока конденсатора фильтра. Приводятся результаты моделирования в среде MATLAB с помощью инструментов пакета Simulink аварийного процесса срыва инвертирования в тиристорных преобразователях частоты (ТПЧ) с различными схемами АИР с удвоением частоты, встречными диодами и открытым входом.

Широко известно, что разработка источника питания для работы в экстремальных условиях окружающей среды — весьма непростая задача. Источник питания должен работать в условиях высокой температуры и повышенной влажности, соответствовать стандартам ЭМИ и безопасности, а также строгим стандартам энергосбережения.

В статье впервые представлены полные вольт-амперные характеристики (ВАХ) аккумуляторов. Уже из вида характеристик следует, что они должны быть составной частью сопроводительной документации, необходимой разработчикам аппаратуры, в состав которой входят аккумуляторы.

В последнее время особую популярность приобрела новая программа, позволяющая разработчикам источников питания выбрать оптимальный ферритовый сердечник для специфических применений. Данная программа разработана инженерами компании EPCOS, она позволяет рассчитать реальные потери в сердечнике и разработать преобразователь с заданными параметрами эффективности. Такая оптимизация энергоэффективности источника питания для конкретных условий работы помогает снизить его себестоимость и уменьшить негативное воздействие на окружающую среду.

Примерно 10% энергии, используемой в жилых домах, тратится устройствами, которые не работают, но подключены к сети, и поэтому все же продолжают потреблять энергию. Правительства многих стран разработали специальные программы, призванные улучшить энергетическую эффективность устройств. Разработчики вынуждены были перенести параметр «энергетическая эффективность устройства» из разряда второстепенных в первостепенный по важности. В настоящее время специалисты четко представляют, что проектируемое ими устройство должно полностью соответствовать всем текущим (и желательно предлагаемым к внедрению в ближайшее время) стандартам энергетической эффективности во всех возможных режимах работы.

Электронные пускорегулирующие аппараты (ЭПРА) активно вытесняют с рынка традиционные электромагнитные ПРА разрядных осветительных ламп. Несмотря на более высокую сложность, современные ЭПРА обеспечивают оптимальные режимы эксплуатации лампы и возможность работы в системе управления освещением. ЭПРА конкурентоспособны по стоимости с электромагнитными ПРА, поскольку высокая начальная цена компенсируется увеличением срока службы и объемом сэкономленной электроэнергии. В статье рассматриваются вопросы проектирования ЭПРА для разрядных ламп высокого давления (РЛВД), приведены способы снижения динамических потерь, формулы для приближенного расчета потерь мощности в преобразователях.

Преобразование положительного напряжения в отрицательное широко используется в устройствах с ЖКИ, усилителях мощности звуковой частоты, промышленном и измерительном оборудовании, а в последнее время — и в схемах управления свето-диодами и зарядных устройствах. В статье рассматриваются причины этой тенденции. Представленные в данной статье схемы преобразователей положительного напряжения в отрицательное помогут инженерам в выборе схемотехнического решения и необходимых компонентов для конкретных применений.

В полупроводниковых преобразователях электрической энергии, работающих на повышенных частотах, определяющими в балансе потерь являются коммутационные потери в силовых полупроводниковых вентилях. Резонансная и квазирезонансная коммутация (КРК) вентилей позволяет снизить потери и расширить диапазон рабочих частот устройств силовой электроники, повышает надежность и улучшает электромагнитную совместимость преобразователей с сетью и нагрузкой. Работа силовых МДП-транзисторов в инверторах напряжения с КРК и переключениями при нулевом напряжении (ППН) имеет особенности, которые требуют применения специальных способов управления, обеспечивающих эффективный вывод накопленных в структуре зарядов неравновесных носителей.

Применение источников питания с нормированным значением пиковой мощности позволяет значительно снизить стоимость системы электропитания. В статье на конкретном примере приведена оценка оптимального режима работы источника питания при пиковых нагрузках для разных значений рабочего цикла и пиковой мощности.

В статье подведены итоги эволюции нового класса импульсных источников вторичного электропитания (ИВЭ), которые позволяют приступить к анализу путей совершенствования блоков питания. Рассмотрены характерные особенности развития импульсных ИВЭ как в историческом, так и в научно-техническом аспекте эволюции средств электропитания. Приведены особенности эволюции ИВЭ в части компонентной базы с 1965 по 2005 год. Отмечены причины роста научного потенциала как разработчиков импульсных ИВЭ, так и производителей компонентной базы средств электропитания. Подробно изложены итоги эволюции силового ключевого элемента, а также материалов и компонентов, применяемых в импульсных источниках нового класса. При этом особое внимание авторы уделяют тем компонентам, без которых невозможно проектировать высокочастотные преобразователи, применяемые в сетевых блоках питания нового класса.

Корректное моделирование электромагнитных компонентов улучшает качество, а также сокращает сроки разработки. При этом появляется возможность создавать по-настоящему компактные и надёжные источники питания. В статье описывается гистерезисная модель нелинейного индуктора, используемая в симуляторе LTspice, производится её сравнение с моделью Джилса-Аттертона, а также даются рекомендации по корректной настройке модели.

В статье рассказывается о методах и средствах защиты силовых электронных устройств при аварийных режимах. Рассматриваются основные требования, методики выбора структуры и построения эффективной системы защиты тиристорных преобразователей частоты (ТПЧ) с автономными резонансными инверторами (АИР) с учетом особенностей протекания аварийных процессов. Приводятся результаты моделирования в среде Matlab с помощью инструментов пакета Simulink аварийного процесса срыва инвертирования для различных схем ТПЧ с АИР удвоением частоты, встречными диодами и закрытым входом.

Во всех областях применения требуются компактные и эффективные источники питания с разумной ценой и превосходными показателями по электромагнитной совместимости (ЭМС). В статье специалиста компании TDK-Lambda объясняется, как выбор структуры источника питания способен в значительной степени влиять на эти ключевые параметры.

Тиристорно-конденсаторные преобразователи (ТКП) с дозированной передачей энергии успешно используются в мощных электротехнических установках в качестве источников питания, так как обеспечивают их устойчивую работу при широком диапазоне нагрузок. В этих преобразователях используется основное преимущество резонансных инверторов — принцип последовательной конденсаторной коммутации, позволяющий облегчить режим работы наиболее чувствительных элементов — тиристоров (или транзисторов), перенося трудности коммутации тока на более грубые элементы — конденсаторы. В зависимости от числа импульсов выходного напряжения за полный цикл работы, различают одноактные и двухтактные тиристорно-конденсаторные преобразователи (ТКП), а в зависимости от способа перезаряда дозирующего конденсатора они подразделяются на ТКП с вспомогательным перезарядом дозирующего конденсатора и без вспомогательного перезаряда [1-5].

Хорошо известный в преобразовательной технике однотактный прямоходовой мостовой конвертер, на техническом сленге часто называемый «косым мостом», находит широкое применение в различных устройствах силовой электроники. Использование новых методов управления и усовершенствование топологии «косого моста» позволяет конвертеру данного типа конкурировать по эффективности с двухтактными преобразователями постоянного напряжения.

О технологиях обеспечения максимальной безопасности источников питания в бытовой электронике.

Рассматривается новая модель прецизионного стабилизатора напряжения переменного тока с двойным преобразованием энергии (СДП).

Обеспечение надежной эксплуатации источников питания AC/DC со встроенными корректорами коэффициента мощности при повышенных и пониженных температурах окружающей среды является непростой задачей, особенно в тех случаях, когда они применяются в аппаратуре, установленной внутри помещений, и в наружном электронном оборудовании, имеющем ограничения по массо-габаритным показателям.

В предлагаемой статье дается описание возможных реализаций 3×3-фазного матричного конвертора (МК), являющегося одним из вариантов прямого АС/АС-преобразователя.

Авторами выполнен анализ эволюции импульсных ИВЭ в части схемотехники, компонентной базы с 1965 по 2005 г. Для количественной оценки степени эволюционного прогресса некоторых элементов и технических характеристик изделий потребительского спроса, в частности узлов и блоков средств электропитания, предложен метод расчета специального параметра. Предложен радикальный путь дальнейшего развития импульсных источников питания, который заключается в технологии синтеза блоков питания с заданными параметрами на основе использования новых силовых интеллектуальных (интегрированных) унифицированных модулей.

В высокочастотных применениях полупроводниковых преобразователей электрической энергии определяющими в балансе потерь являются коммутационные потери в силовых вентилях. Квазирезонансная коммутация (КРК) вентилей в мощных инверторах позволяет существенно уменьшить потери и расширить диапазон рабочих частот, повышает надежность и улучшает электромагнитную совместимость систем электропитания и управления с сетью и нагрузкой. Новые мостовые (full-bridge) независимые инверторы напряжения с КРК имеют более простые и эффективные силовые схемы, и в них обеспечивается высокая симметрия нагрузок вентилей. Для этих схем применимы все известные способы регулирования и импульсной модуляции, в том числе односторонней или двухсторонней однократной и многократной двухполярной релейно-импульсной модуляции (РИМ).

В статье рассматриваются аспекты разработки источника питания, который потреблял бы 30 мВт в режиме без нагрузки.

Это завершающая статья цикла, посвященного разработкам систем заряда емкостных накопителей энергии, силовых конденсаторов (СЭ № 4, 2008 год и № 1–2, 2009 год). В ней рассмотрены некоторые вопросы, касающиеся многоканальных систем зарядов

Приведена классификация современных однофазных корректоров коэффициента мощности (ККМ-бустеров) применительно к источникам питания переменного тока. Дается анализ структур ККМ и их энергетических характеристик.

Статические характеристики многофазных понижающих импульсных преобразователей были определены еще в 1970_е годы [1, 2]. В настоящее время в связи с построением корректоров коэффициента мощности (ККМ) на базе двухфазного повышающего импульсного преобразователя [3, 4] снова стал повышаться интерес к подобным схемам.

Рассматриваются алгоритмы переключения вентилей в матричном преобразователе частоты, направленные на достижение электромагнитной совместимости с нагрузкой и питающей сетью. Показывается возможность реализации данных решений на традиционной основе скалярного управления, что упрощает и расширяет области возможного применения матричного преобразователя частоты.

Продолжен анализ частных технических проблем, решаемых в процессе эволюции нового класса импульсных источников питания. Рассмотрены вопросы защиты силовых элементов преобразователя, а также приведены основные концепции и практические схемы для их реализации в сетевых блоках питания. Приведены основные тенденции совершенствования схем управления импульсных источников питания, с учётом развития технологии их изготовления и компонентной базы.

Данная работа завершает цикл статей, в которых рассмотрены схемные решения генераторов мощных импульсов тока с регулируемыми амплитудно-временными параметрами и приведены их основные расчетные соотношения. В предыдущих работах исследованы электромагнитные процессы в мощных генераторах прямоугольных импульсов тока, в которых в качестве накопительных и формирующих цепей в основном используются однородные искусственные линии (ОИЛ). Приводятся результаты сравнения генераторов прямоугольных импульсов, выполненных как на основе однородных искусственных линий, так и на основе формирующих двухполюсников (ФД) 1-го и 2-го рода при их практической реализации. Поясняется необходимость учета электромагнитного взаимодействия индуктивных элементов и поверхностного эффекта в обмоточных проводниках катушек индуктивностей для трех видов формирующих цепей. Оценивается чувствительность этих цепей к разбросу величин номиналов емкостных элементов.

В статьях, вышедших в № 4 за 2008 год и № 1 за 2009 год, рассмотрены вопросы, связанные с критериями оценки силовых схем заряда емкостных накопителей энергии, выбором классов этих схем, подбором параметров и режимов их работы, критериями их оптимизации и моделированием этих схем. В данной статье продолжается обсуждение вопросов, связанных с разработкой систем заряда емкостных накопителей энергии.

Силовая электроника остается, возможно, одной из последних областей техники, где новые схемные решения еще долго будут востребованными, несмотря на кажущуюся простоту конфигураций силовых каскадов. Использование схемотехнических приемов при проектировании мощных преобразователей напряжения до сих пор позволяет создавать устройства с принципиально новыми возможностями. Среди наиболее интересных схемных задач в силовой преобразовательной технике — последовательное соединение силовых модулей и каскадов, построенных на их основе. Многоуровневая топология двет возможность применять ключи с рабочим напряжением 1200/1700 В в высоковольтных конверторах, необходимых на транспорте и в энергетике. Кроме того, увеличение выходной мощности за счет повышения напряжения является, пожалуй, единственным решением для сверхмощных применений, когда исчерпаны возможности параллельного соединения, и токовая нагрузка на соединительные шины становится недопустимо высокой.

При использовании современных двухоперационных силовых полупроводниковых вентилей возможно создание мощных преобразователей высокой частоты для электротехнологий на основе одноключевых (quarter-bridge) схем инверторов напряжения с простой параллельной компенсацией реактивности нагрузки.

Продолжен анализ истории развития импульсных источников питания. Описаны общие закономерности развития нового класса импульсных источников питания, а также рассмотрены пути оптимизации рабочей частоты транзисторных преобразователей напряжения. Проведен детальный анализ основных узлов сетевых блоков, построенных на основе высокочастотных транзисторных преобразователей напряжения с питанием от выпрямленного сетевого напряжения. Подробно описаны конкретные схемные решения, с помощью которых были решены многие частные технические проблемы, возникающие в процессе развития сетевых блоков питания нового типа. Обращено внимание на особенности развития и применения компонентной базы, которая использовалась в процессе разработки этих источников питания.

Трансформатор — это необходимый атрибут различных импульсных преобразователей напряжения, он служит для гальванической развязки и согласования нагрузки. В свою очередь преобразователи напряжения разделяются на одно- и двухтактные.

В статье говорится о комплексных мерах по повышению надежности тиристорных преобразователей частоты с автономными резонансными инверторами; выделены основные причины, снижающие надежность работы автономных резонансных инверторов с встречными диодами; приведены схемотехнические решения по повышению надежности и результаты моделирования таких автономных резонансных инверторов в среде MATLAB (Simulink); рассматриваются вопросы построения и реализации системы предпускового контроля (диагностики) технического состояния блоков и узлов тиристорных преобразователей частоты с автономными резонансными инверторами для ответственных электротехнологических установок (ЭТУ); приведены обобщенная структурная схема, ее алгоритм, способы и средства выполнения контроля на примере резервированного автономного резонансного инвертора с удвоением частоты, встречными диодами и открытым входом.

Аккумуляторные батареи на основе Li-ion аккумуляторов все чаще используются как в промышленности, военной технике, так и в бытовых приборах. К их достоинствам можно отнести: высокие удельные характеристики, герметичность, большое количество циклов заряд/разряд (до 1000) и т. д. Производятся аккумуляторы емкостью до 300 А•ч (и более), существуют и опытные образцы емкостью до 1000 А•ч. Однако проектирование и эксплуатация аккумуляторной батареи, состоящей из последовательно соединенных аккумуляторов, требует определенных знаний. Речь в статье пойдет о системах баланса таких батарей.

При использовании современных полупроводниковых двухоперационных силовых вентилей возможно создание схем преобразователей частоты для электротермии на основе инверторов напряжения с параллельной компенсацией реактивности индуктора.

Емкостные накопители электрической энергии используются в большинстве технических устройств. Частной, однако, не имеющей исчерпывающего решения проблемой, возникающей при разработке таких накопителей энергии, является проблема создания высоковольтных (100–200 кВ) систем заряда, которые питаются от низковольтного (например, 20 В) источника питания. В цикле, который открывает эта статья, рассматриваются вопросы разработки таких систем заряда.

Разработчики импульсных источников питания уделяют большое внимание внедрению цифровых технологий для управления преобразованием напряжения, что позволяет еще больше увеличить КПД и производительность, снизить количество компонентов, повысить технологичность производства и надежность. Построение силовых преобразователей напряжения, использующих частично или полностью цифровые методы управления, обусловлено развитием современных микроконтроллеров и процессоров, расширением их функциональных возможностей при постоянном снижении стоимости.

Авторы продолжают анализ истории развития импульсных источников питания. Анализируются особенности нового класса импульсных источников питания, начиная с 1970 годов. Рассмотрены первые источники питания, построенные на основе высокочастотных транзисторных преобразователей напряжения с питанием от выпрямленного сетевого напряжения. Этот класс источников питания, динамично развиваясь, постепенно стал доминировать на мировом рынке средств вторичного электропитания. Подчеркивается, что постоянное улучшение параметров блоков питания в части массо-габаритных показателей, экономичности и надежности есть результат успешного решения многих научно-технических проблем развития силовой электроники. Среди них важнейшими являются непрерывное развитие компонентной базы и совершенствование технологии изготовления источников питания.

Технология Power over Ethernet (PoE, передача энергии питания по сигнальному кабелю) дала импульс стремительному развитию телекоммуникационных стандартов и устройств. Это произошло благодаря тому, что передача питания по UTP-кабелю 5-й категории, по которому поступают данные к приборам, упрощает конструкцию, установку и развитие таких питаемых телекоммуникационных устройств, как видеокамеры, устройства безопасности, беспроводное оборудование, VoIP-связь и многое другое. Технология Power over Ethernet снижает стоимость приборов и повышает их привлекательность на рынке.

В статье рассмотрены вопросы построения и алгоритмы функционирования системы управления источниками бесперебойного питания серии ДПК на базе микроконтроллера MC68HC908MR32

Данный материал предваряет цикл статей, в которых рассматриваются схемные решения генераторов мощных импульсов тока с регулируемыми амплитудно-временными параметрами и приводятся их основные расчетные соотношения. Тема этой статьи — электромагнитные процессы в мощных генераторах прямоугольных импульсов тока, в которых в качестве накопительных и формирующих цепей используются однородные искусственные линии. В следующих работах будет показано, как на основе однородной искусственной линии, принятой за базовую схему, решаются задачи генерирования импульсов регулируемой длительности и формы.

В первой части статьи [1] был представлен оригинальный алгоритм работы интеллектуальной системы управления всеми приборами и узлами блока бесперебойного питания. Также был обоснован выбор структуры силового тракта системы бесперебойного питания в виде двух преобразующих устройств, имеющих гальваническую развязку выхода от входа. Используя изложенные идеи и подходы, были проведены необходимые исследования и расчеты, на основе которых разработаны и сконструированы все устройства и узлы системы бесперебойного питания. Рассмотрены практические схемы и силовых устройств источников питания. Проведена оценка времени работы системы бесперебойного питания от аккумуляторной батареи.

За три последних десятилетия импульсные высокочастотные источники питания (ИВЭП) благодаря высоким энергетическим и массогабаритным характеристикам практически вытеснили традиционные. Но одновременно электронная аппаратура получила в своем составе новый мощный генератор радиопомех, который заметно ухудшил электромагнитную обстановку. Чтобы уменьшить помехи во входных и выходных цепях импульсных источниках питания, используются встроенные и внешние фильтры радиопомех (ФРП). ООО «Александер Электрик источники электропитания» (АЭИЭП) разработало несколько серий малогабаритных модулей фильтрации радиопомех, позволяющих снизить уровни помех до значений, соответствующих государственным стандартам.

В статье рассматриваются вопросы влияния коэффициентов мощности ШИМ инверторов и нагрузки на основные характеристики преобразовательных устройств.

Обычно маломощные источники питания строятся по схеме обратноходового преобразователя. Однако эта схема недостаточно эффективна из-за довольно больших потерь мощности на тепловое рассеяние. В результате компоненты преобразователя достаточно сильно нагреваются, что приводит к снижению значения средней наработки на отказ. В источниках питания серии TOP-100 используется схема полумостового преобразователя, не имеющая подобных проблем. Благодаря этой инновационной схеме источники питания серии ТОР-100 гораздо меньше греются и позволяют достичь более высокой энергетической плотности.

В работе рассмотрены вопросы компенсации реактивной мощности и мощности искажения в системах гарантированного электропитания. Систематизированы основные понятия энергетических показателей в нелинейных электрических цепях. Описаны структуры ступенчатых компенсаторов реактивной мощности КРМ и активных фильтров гармоник АФГ. Рассмотрены резонансные явления на частотах высших гармоник в системах гарантированного электропитания.

Освоение производства современных конкурентоспособных устройств силовой электроники требует тщательной научной проработки их основных узлов с целью оптимизации не только силовой части, но и замкнутых систем управления ими. Зачастую оптимизация замкнутых систем управления, ориентированная на использование современной микроэлектронной элементной базы, дает в плане улучшения основных характеристик продукции больше, чем совершенствование силовой части.

В статье рассматриваются особенности проектирования неуправляемых выпрямителей промышленной сети переменного тока 3 х 380 В х 50 Гц для использования в мощных установках индукционного нагрева металлов токами высокой частоты.

В статье говорится о проблемах и задачах, возникающих при разработке высокочастотных источников питания повышенной мощности для электротехнологических установок (ЭТУ) индукционного нагрева и плавки металлов; рассматриваются вопросы выбора структуры ЭТУ, схемотехнические решения по реализации таких высокочастотных источников питания на основе тиристорных преобразователей частоты с автономными резонансными инверторами с удвоением частоты, встречными диодами, закрытым входом и умножением выходного напряжения; приводятся результаты моделирования процессов в автономных резонансных инверторах в среде Matlab с помощью инструментов пакета Simulink.

В статье приведен анализ классических методов защиты от пусковых сверхтоков на входе статических преобразователей электроэнергии и рекомендован простой метод защиты, основанный на использовании серийно выпускаемых дросселей подавления высокочастотных помех фирмы Elhand.

Статья посвящена проблемам создания источников питания для некоторых классов аппаратуры, требующих применения блоков питания с низким уровнем выходных пульсаций и помех. Приведены особенности проектирования импульсных источников питания с низким уровнем пульсаций и помех на выходе. Показано, что главным после выбора оптимальной структуры силовой части источника питания является выполнение высокоэффективного выходного фильтра и оптимизация конструкции и электромонтажа. Проводится оценка некоторых AC/DC преобразователей напряжения с улучшенными показателями электромагнитной совместимости. Дается краткое описание одной из схем оптимальной структуры с точки зрения минимизации пульсаций и помех в спектре выходного напряжения преобразователя источника питания.

В ряде импульсных технологий, в первую очередь таких, как лазерная импульсная сварка, лазерная прошивка, лазерная размерная обработка, контактная конденсаторная сварка и. т. п., форма импульса тока нагрузки существенно влияет на качество и производительность процессов. В статье приводятся схемные решения генераторов, обеспечивающих регулирование формы мощных импульсов тока нагрузки в диапазоне длительностей от десятков микросекунд до единиц миллисекунд. Амплитуды токов нагрузки при этом могут достигать нескольких тысяч ампер, а уровни напряжений — десятков тысяч вольт.

В настоящее время ОАО «Электровыпрямитель» (г. Саранск) разработало четвертое поколение управляемых тиристорных преобразователей для гальваники (ВГ-ОПЕ, ВГ-ТПЕ, ВГ-ТПВ). Целью проектирования являлось создание серии низковольтных тиристорных преобразователей, пригодных для использования не только для питания гальванических ванн, но и для других применений, например для установок очистки сточных вод.

Матричные структуры позволяют создавать эффективные преобразователи переменного тока. Дается анализ достоинств и недостатков известных реализаций двунаправленных ключей, используемых при построении матричных преобразователей. Описаны возможные алгоритмы коммутации ключей трехфазного матричного преобразователя.

В статье, вышедшей в журнале «Силовая электроника» № 4 за 2008 год, были рассмотрены вопросы, связанные с критериями оценки силовых схем заряда емкостных накопителей энергии и выбором классов этих схем. Данная статья посвящена подбору параметров силовых конденсаторов и режимов их работы, критерию их оптимизации и моделированию этих схем.

При работе генераторов импульсов различают две основные стадии — стадию заряда накопителя и стадию его разряда на нагрузку. При этом накопление энергии обычно происходит в электрическом поле силового конденсаторов, иногда — в магнитном поле индуктивностей. Процесс хранения электромагнитной энергии в электрическом поле осуществляется практически без потерь, а хранение энергии в магнитном поле постоянно сопровождается протеканием тока и, соответственно, потерями, значительно снижающими КПД генераторов. В связи с этим на практике в основном нашли применение емкостные накопители энергии. В данной работе рассматриваются индуктивные зарядные устройства, обладающие рядом преимуществ перед зарядными устройствами других видов, и способы регулирования уровней зарядных напряжений.

Цель этой статьи — предложить разработчикам набор формул и выражений для предварительного выбора параметров преобразователя напряжения, таких как частота преобразования, количество фаз и контроллеров, a также показать разработчику, как выбрать силовые компоненты: ключевые транзисторы, диоды, дроссели и входные/выходные конденсаторы.

В статье представлены некоторые принципы конструирования современных источников питания AC/DC, применение которых приводит к получению высоких параметров источников питания и улучшению их потребительских качеств. Приведены рекомендации по проектированию, проверенные при разработке источников питания специалистами компании XP Power (Великобритания).

В данной статье в кратком изложении дается история развития импульсных источников питания. Анализируются особенности построения импульсных источников питания по мере их развития: структуры блоков питания, схемотехнические решения, компонентная электронная база, конструктивно-технологические решения. Обращается внимание на общие закономерности и подводятся итоги развития импульсных источников питания начиная с 1950 года. Подчеркивается, что постоянное улучшение параметров блоков питания в части массо-габаритных показателей, экономичности и надежности есть результат их исторического развития. Это стало возможно, в основном, благодаря применению в импульсных источниках питания более совершенных изделий электронной техники. Сформулированы выводы о тенденциях развития импульсных источников питания.

Регулирование амплитуды импульсов тока нагрузки обычно производится за счет изменения уровня напряжения заряда формирующей цепи. Для нахождения оптимальных параметров импульсного процесса кроме этого требуется также регулировать длительность импульсов. Из трех канонических схем формирующих двухполюсников, нашедших применение на практике, приемлемыми для этого являются генераторы, выполненные на основе однородных искусственных линий, а также генераторы с частичным разрядом емкостного накопителя. В статье приводятся схемные решения и методики расчета мощных генераторов, обеспечивающих регулирование длительности прямоугольных импульсов тока нагрузки в диапазоне от десятков микросекунд до единиц миллисекунд. Амплитуды токов нагрузки при этом могут достигать десятков тысяч ампер, а уровни напряжений — десятков тысяч вольт.

Разработка стабильного обратноходового источника питания зачастую является непростой задачей. Обратная связь должна быть стабильна без ущерба для ее динамики при любых изменениях нагрузки. В этой статье мы постараемся показать, как можно строить более простые обратноходовые источники питания, которые не требуют компенсации обратной связи.

В статье рассматриваются теоретические вопросы определения параметров уравнительного реактора в 12–пульсных преобразователях напряжения и дан пример расчета.

В статье рассмотрены, обобщены и унифицированы бестрансформаторные однонаправленные и обратимые импульсно–модуляторные преобразователи напряжения - конверторы и циклоконверторы, а также инверторы на их основе. Предложена базовая структура обратимого прямоходового двуполярного конвертора (ОПДК) для обеспечения двусторонней совместимости питающих каналов постоянного и переменного тока.

В статье рассматриваются ограничения, накладываемые схемой импульсного преобразователя напряжения и режимами его работы на источник питания. Выделяются параметры элементов источника питания, определяющие предельные режимы работы. На основании проведенного моделирования даются рекомендации по методике расчета и выбору элементов источника питания.

В статье анализируются принципы организации параллельной работы источников питания с двойным преобразованием энергии. Параллельная работа источников питания по принципу N + X позволяет повысить нагрузочную способность системы и ее надежность. Рассмотрены способы распределенного управления параллельно включенными источников питания. Демократический способ децентрализованного принципа параллельной работы описан на примере моделей однофазных источников питания мощностью 6–20 кВА.

В первой и второй части этой статьи [1,2], был разработан оригинальный алгоритм работы интеллектуальной системы управления всеми устройствами и узлами источника бесперебойного питания (ИБП), а также рассмотрены схемы и особенности основных силовых узлов этого блока. В новой статье цикла приводятся результаты испытаний образца источника питания, подтверждающие правильность разработанного алгоритма управления и выбранной структуры силовой части блока. Отмечены проблемы в работе блока инвертора источника питания, а также предложены схемные пути их устранения. Показана целесообразность применения источника питания с выходом на постоянном токе для ряда электронно–вычислительных комплексов различного назначения.

Модернизация блоков питания RPL — это перспектива более широкого использования их в аппаратуре различного назначения. Блоки питания RPL относятся к классу источников питания с бестрансформаторным входом. Эти источники питания серии «Е» первого поколения показали высокую надежность при эксплуатации.

В электротехнологических установках различного назначения и мощности (электротермия, ультразвук, сварка, плазмохимия, бытовая электротехника) широко применяются автономные несимметричные одноключевые инверторы. Эти инверторы обладают уникальными свойствами и позволяют создавать на своей основе эффективные преобразовательные устройства, имеющие сравнительно простые, высокотехнологичные и недорогие конструкции, что особенно важно для энергетической силовой электроники. Одноключевые инверторы, как правило, являются составной частью преобразователей частоты систем электропитания и управления электротехнологических установок.

В статье изложены аспекты схемотехнического моделирования в программе Micro-Cap 9 силового энергетического оборудования индукционного высокочастотного комплекса с тиристорным преобразователем частоты и согласующим трансформатором. Рассмотрены особенности моделирования следующих функциональных узлов силового оборудования - сетевого источника питания, статического преобразователя частоты, выполненного на основе выпрямителя Ларионова и несимметричного тиристорного инвертора, батареи компенсирующих конденсаторов и закалочного трансформатора. Большое внимание уделено PSpice-моделям 3-фазного источника питания и формирователя импульсов тиристорного инвертора.

В статье рассматриваются особенности проектирования высоковольтных импульсных генераторов, предназначенных для испытания варисторов. Определены условия обеспечения режимов работы импульсных генераторов, близких к согласованным. Даны рекомендации по выбору оптимальных величин зарядных напряжений универсальных импульсных генераторов и приведено экспериментальное подтверждение этих рекомендаций.

Каждый инженер при разработке электронного прибора хотя бы один раз сталкивался с плохой работой потенциально правильно спроектированного устройства. Связано это с тем, что моделирование устройства в виде принципиальной электрической схемы отличается от его реального воплощения на печатной плате. Особое внимание в данном случае требуется уделять разводке шин питания и общего провода (земли). Эта задача наиболее актуальна при разработке понижающих и повышающих DC-DC преобразователей напряжения, через общий провод которых постоянно протекают большие быстроизменяющиеся токи, что приводит к электромагнитным помехам (ЭМП) и сбоям во время работы системы.

В статье говорится о наиболее эффективных методах и средствах повышения надежности, рассматриваются вопросы выбора структуры и разработки тиристорного преобразователя частоты (ТПЧ) с резервированными автономными резонансными инверторами (АИР) для электротехнологических установок (ЭТУ) литья алюминия в электромагнитный кристаллизатор (ЭМК), приводятся результаты моделирования процесса переключения в среде Matlab с помощью инструментов пакета Simulink.

Разработан оригинальный алгоритм работы интеллектуальной системы управления всеми приборами и узлами модулей бесперебойного питания. Обоснован выбор структуры силового тракта системы бесперебойного питания в виде двух преобразующих устройств, имеющих гальваническую развязку выхода от входа. Предложен метод проектирование основных силовых устройств источников бесперебойного питания, основанный на принципе получения большой мощности основного силового модуля с помощью использования нескольких типовых модулей. Унифицированные модули питания можно успешно оптимизировать поиском величины единичной мощности, которая создает максимальный КПД при минимальном объеме. Разработан перечень технических требований к узлам и модулям питания, а также к интеллектуальной системе управления всего комплекса системы бесперебойного питания.

Рассмотрены структуры и схемы импульсных регуляторов амплитуды с коррекцией формы переменного напряжения на базе непосредственных или трансформаторных обратимых циклоконверторов с повторением частоты. В качестве примеров возможного широкого применения в области электроники подробно рассмотрены системы бесперебойного питания и блок обеспечения электробезопасности и согласования.

В историческом аспекте кратко рассмотрены особенности развития квазирезонансных преобразователей напряжения (КвРП) в зависимости от продвижения новых идей, схемотехнических решений и развития элементной базы. Описана основная схема, принцип действия и характер протекающих в ней процессов. Рассмотрены некоторые особенности топологии схемы и расчета параметров силового трансформатора. Приводятся рекомендации по оптимизации индуктивности намагничивания и ёмкости первичной обмотки трансформатора. Рассмотрены особенности выбора оптимальной рабочей частоты КвРП и источников питания на их основе.

Совсем недавно, в начале 2006 года, компания RECOM International Power представила импульсные стабилизаторы серии R-78xx, имеющие КПД до 97% и точно такое же назначение и расположение выводов, что и линейные стабилизаторы серии LM78xx в корпусе TO-220. Стабилизаторы серии R-78xx за короткое время стали очень популярны у разработчиков и производителей электронного оборудования, особенно портативных устройств. Сегодня компания RECOM расширяет эту линейку, предлагая своим клиентам изделия с большими выходными токами и более широким диапазоном входных напряжений.

В статье предложены новые подходы к построению статических преобразователей, позволяющие повысить их энергетическую эффективность. Предлагаемые подходы позволяют разработать схемные решения, обеспечивающие потребление гладкого тока от первичного источника при низком уровне пульсаций напряжения на выходе преобразователя, улучшенный режим работы согласующего силового трансформатора, а также низкие потери энергии в силовых полупроводниковых элементах схемы. В ряде применений, например при стабилизации выходного напряжения и изменении напряжения питания, снижается класс силовых полупроводниковых приборов.

В статье рассматриваются основные требования электробезопасности и электромагнитной совместимости к источникам питания, предназначенным для применения в медицинском электрооборудовании, а также некоторые схемотехнические решения, применяемые при создании этих источников питания.

В статье рассматриваются основные технические характеристики модулей питания компании Tyco Electronics Power Systems – одного из ведущих мировых производителей компонентов силовой электроники.

В статье приведены результаты экспериментального исследования динамических режимов и гармонического состава входных и выходных токов и напряжений отечественных однофазных бесперебойных источников питания (ИБП) серии ДПК мощностью 1–3 кВА. Рассмотрены результаты испытаний при работе бесперебойных источников питания на нелинейную, двигательную и статическую линейную нагрузки.

В статье описываются перспективные методы повышения эффективности импульсных источников питания, в частности, квазирезонансный метод управления силовыми транзисторами и метод синхронного выпрямления. Описаны особенности их использования, показана практическая реализация на контроллере Renesas HA16163.

Cиловая электроника остается, возможно, одной из последних областей техники, где новые схемные решения еще долго будут востребованными, несмотря на кажущуюся простоту конфигураций силовых каскадов. Использование схемотехнических приемов при проектировании мощных преобразователей напряжения до сих пор позволяет создавать устройства с принципиально новыми возможностями. Одной из наиболее интересных схемных задач в силовой преобразовательной технике является последовательное соединение силовых модулей и каскадов, построенных на их основе. Многоуровневая топология позволяет использовать ключи со стандартным рабочим напряжением 1200/1700 В в высоковольтных конверторах, необходимых на транспорте и в энергетике. Кроме того, увеличение выходной мощности за счет повышения напряжения является, пожалуй, единственным решением для сверхмощных применений, когда исчерпаны возможности параллельного соединения и токовая нагрузка на соединительные шины становится недопустимо высокой.

В статье рассматривается новый принцип «импульсного деления тока», позволяющий регулировать распределение заданного суммарного тока по «n» каналам, а также наоборот – «размножать» и «умножать» заданный ток. На его базе построены схемы трехфазных (в частности высоковольтных) мостовых инверторов тока с синусоидальными выходными токами при активно-индуктивных нагрузках, в частности, электродвигателях, причем без емкостного фильтра переменного тока. Помимо снижения массы и габаритов системы питания схемы позволяют исключить автоколебания, расширять диапазон регулирования с повышенным cos fi1 в цепи нагрузки, а главное – существенно снизить тепловые потери в электродвигателе и питающем кабеле (повысить КПД и рабочий ресурс изоляции).

При разработке высокочастотных полупроводниковых источников питания — тиристорных преобразователей частоты — особое внимание необходимо уделить обоснованному выбору конструкции и определению номинальных параметров силовых дросселей, поскольку они во многом определяют массо-габаритные показатели изделий силовой электроники. Целью статьи является изложение методики разработки и применения PSpice модели силового дросселя с магнитным сердечником при исследовании электромагнитных процессов в тиристорных преобразователях повышенной частоты. Авторами впервые приводятся результаты исследований разработанной параметрической модели силового дросселя, в которой выявлена зависимость индуктивности дросселя с сердечником от протекающего через него тока. Решение этой задачи расчетными методами неэффективно.

В статье рассмотрены требования, предъявляемые к системам управления современных транзисторных преобразователей напряжения. Проведено сравнение существующей аналоговой, а также смешанной и полностью цифровой системой управления. Показаны возможности выпускаемых микроконтроллеров, применимых в преобразовательной технике. Кроме того, приведены данные испытаний преобразователей напряжения, использующих микроконтроллеры серии AVR фирмы Atmel в системе управления.

Техническое решение по созданию семейства статических преобразователей напряжения основано на новой концепции. Базируясь на последних достижениях в системотехнике и схемотехнике силовой электроники, предлагаемое решение сдвигается в сторону информатики. Это обусловлено использованием в устройствах управления современными статическими преобразователями напряжения микропроцессорной техники самого различного вида — от микроконтроллеров до цифровых сигнальных процессоров, что, в свою очередь, повышает не только функциональные возможности управления, но и требования к самой системе управления.

Компания Power Integrations выпускает микросхемы для построения импульсных источников питания в диапазоне выходных мощностей от 0 до 300 Вт.

Для выбранной структуры подчиненного регулирования рассмотрен динамический синтез регуляторов тока и напряжения, учитывающий основные нелинейности и импульсный характер управления.

Вместе с развитием компонентов силовой электроники сегодня совершенствуется и схемотехника преобразователей электрической энергии для полного использования возможностей новых типов силовых полупроводниковых приборов. Рост единичных мощностей преобразователей электрической энергии и используемых частот преобразования, ставшие возможными с применением новой элементной базы, повышают требования по электромагнитной совместимости преобразователей с питающей сетью, по согласованию с нагрузкой и использованию силовых вентилей по мощности. Характеристики новых вентилей приближаются к свойствам «идеальных». Однако реальные схемы, без применения специальных мер, на «идеальных» вентилях неработоспособны. В этой связи перспективным является использование в преобразователях электрической энергии принципов квазирезонансной коммутации вентилей.

Новейшая разработка Mitsubishi Electric Corporation — серия L интеллектуальных силовых модулей (IPM) выделяется меньшими размерами корпуса, имеет малые потери благодаря применению 5-го поколения IGBT кристаллов (CSTBT) и низкие помехи благодаря новой схеме управления.

В статье рассмотрены номенклатура, характеристики и принципы построения высокоэффективных силовых интегральных микросхем для источников питания компании Monolithic Power Systems (MPS). Обоснованы преимущества применения данной продукции в изделиях при производстве OEM и ODM.

Новые модели DC-DC преобразователей напряжения американской фирмы Interpoint (www.interpoint.com) предназначены для применения в системах авиационно-космического и космического назначения. В статье приводятся их основные технические характеристики, перечислены стандарты, требованиям которых соответствуют эти изделия.

В статье рассматриваются особенности новых источников питания компании TRACO ELECTRONIC AG — преобразователей напряжения и модулей питания.

В статье приводятся технические характеристики, описание и технико-экономические показатели реконструкции преобразовательных подстанций с заменой диодных преобразовательных агрегатов с дросселями насыщения на тиристорные. На российских алюминиевых заводах широкое распространение получили электролизеры с самообжигающимися анодами с номинальным током 160-165 кА. В последние годы, благодаря применению усовершенствованных технологий, наметились тенденции увеличения производительности электролизеров. Непременным условием реализации этих тенденций является увеличение мощности кремниевых преобразовательных подстанций (КПП), питающих серии из последовательно соединенных электролизеров постоянным током.

Современные высокопроизводительные микропроцессоры типа FPGA и ASIC имеют высокую плотность упаковки транзисторов и тонкий слой оксида под затвором. Их объединяет низкое рабочее напряжение питания, причем ток потребления может резко изменяться от миллиампер до десятков ампер и обратно. Чтобы обеспечить питанием высокопроизводительное оборудование, например, серверы и телефонные станции, используются системы распределенного питания. Существует несколько таких схем. Самая распространенная в современных разработках схема — система питания с промежуточной шиной (Intermediate Bus Architecture — IBA), в которой может применяться до трех ступеней понижения напряжения (рис. 1).

В статье приводится обзор сетевых источников питания, дается краткое описание многофазных трансформаторов и источников питания.

В статье рассмотрен принцип построения и основы расчета источника синусоидального напряжения стабильной амплитуды, синхронного со стабилизируемым напряжением сети переменного тока.

В статье простыми методами исследовано влияние широтно-импульсного управления на свойства контура регулирования тока, а также показаны причины возникновения нежелательных колебаний и пути их исключения.

Использование программного подхода предоставляет разработчикам возможности, необходимые для адаптации системы к условиям тестирования измерительным оборудованием, а также для ее расширения в будущем.

В статье анализируются традиционные и предлагаются модернизированные средства защиты от сверхмощных кондуктивных электромагнитных импульсов (молнии, ядерного взрыва и т. п.), коммутационных перенапряжений и сверхтоков (коротких замыканий и перегрузок) транспортного электрооборудования с питанием от сети постоянного тока.

В данной статье рассмотрены варианты регулирования мощности в классе схем тиристорных преобразователей со встречно-параллельными диодами, работающих в качестве источников питания систем индукционного нагрева, а также работа подсистемы повышения коммутационной устойчивости и снижения токовой загрузки вентилей схемы за счет частотного регулирования.

Применение описанных в статье мер позволяет несимметричным полумостовым DC-DC преобразователям напряжения успешно конкурировать с топологией мостового преобразователя напряжения с фазовым сдвигом до выходной мощности 2000 Вт.

В мощных DC-DC преобразователях напряжения, работающих от низковольтных источников питания, с минимальным количеством последовательно включенных в цепь силового тока полупроводниковых приборов, одним из основных факторов, определяющих режим работы и параметры элементов устройства и его КПД, является избыточная энергия, которая накапливается в индуктивностях рассеивания согласующих силовых трансформаторов. В статье рассматриваются вопросы рациональной утилизации этой энергии, приводятся схемные решения, позволяющие существенно повысить КПД преобразователей напряжения и жестко ограничить напряжения на силовых элементах.

Тенденции развития интегрированных компонентов и источников питания на их базе показывают, что таким образом можно ускорить процесс разработки, повысить технологичность и надежность средств электропитания аппаратуры.

Для обеспечения функционирования и долговременной надежной работы всевозможной промышленной аппаратуры (счетчики электроэнергии, контроллеры, частотные преобразователи и т. п.) зачастую требуются дополнительные источники питания. Основной проблемой при построении импульсных источников питания для этих целей является необходимость работы от трехфазной сети 380 В с просадкой напряжения до 85 В. К тому же требуется, чтобы источник питания продолжал нормально работать при пропадании одной или двух фаз.

В статье приведены результаты анализа установившегося режима импульсных преобразователей напряжения постоянного тока при синусоидальном входном напряжении, определены величина выходного напряжения и амплитуды высокочастотных гармоник, а также рассмотрены особенности применения импульсных преобразователей напряжения в стабилизаторах переменного напряжения.

В статье рассмотрено многочисленное семейство выпускаемых ведущей европейской фирмой Infineon Technologies микросхем для импульсных (ключевых) источников питания.

Основной проблемой при проектировании регулируемых импульсных источников питания является изменение выходных параметров в широких пределах.

В статье описывается серия вторичных источников питания (ИВЭП) типа AC-DC военного назначения с активным корректором коэффициента мощности, разработанных ОАО «НПП «ЭлТом» для построения систем бесперебойного питания.

При отключении конденсаторной установки от компенсируемой сети в ней остается электрический заряд, напряжение которого примерно равно напряжению сети в момент отключения. Поскольку естественный саморазряд отключенных конденсаторных батарей — группы электрически соединенных косинусных силовых конденсаторов — происходит медленно, для быстрого снижения напряжения, согласно ПУЭ (гл. 5.6.13), в качестве разрядных устройств могут применяться активные или активно-индуктивные сопротивления, подключаемые параллельно выводам косинусных силовых конденсаторов.

В статье показан инженерный подход к расчету параметров типовой схемы входного фильтра источника питания (синфазной помехи), основанный на условии удовлетворения требованиям стандарта по электромагнитной совместимости спектрального состава образующегося сигнала помехи на гармониках, кратных основной в источниках питания с ШИМ.

Основные усилия компаний, производящих компоненты для силовой электроники, направлены на удовлетворение жесточайших требований, предъявляемых сегодня к преобразователям напряжения. Одним из основных является требование по электромагнитной совместимости. Современные силовые ключи, в первую очередь MOSFET и IGBT, имеющие очень высокие скорости переключения, неизбежно становятся источником электромагнитных помех (EMI — ElectroMagnetic Interference). В статье описаны механизмы возникновения EMI и пути решения проблемы электромагнитной совместимости.

В статье рассмотрен спектр основных компонентов силовой электроники, необходимых для реализации современных вторичных источников питания с выходной мощностью 600-5000 Вт. Анализ базы компонентов силовой электроники сделан на основе структуры силовой части типа «входное (сетевое) устройство — корректор коэффициента мощности (ККМ/PFC) — однотактный прямоходовой (forward) преобразователь напряжения» с двумя последовательно включенными силовыми ключами по схеме так называемого «косого» моста. Подробно описаны компоненты основных узлов мощных вторичных источников питания, таких как сетевой выпрямитель, корректор коэффициента мощности на входе преобразователя напряжения, выходной высокочастотный выпрямитель и фильтр. Приведены параметры и свойства магнитопроводов для накопительных дросселей и высокочастотных силовых трансформаторов. Алгоритм выбора основных компонентов пояснен на примере расчета модулей питания мощностью 1215 Вт (220 В 50 Гц/27 В; 45 А) и 2400 Вт (220 В 50 Гц/48 В; 50 А).

Статья продолжает тему публикаций в «СЭ» №№ 1 и 2 за 2004 год, посвященных использованию и проектированию зарядных устройств на базе однотактных преобразователей напряжения.

Годовой прирост энергии, получаемой в последнее время в Европе от ветроэнергетических установок (ВЭУ), превышает 30%. Столь мощный подъем происходит за счет увеличения количества подобных установок и роста их мощности. Стремительное развитие технологий производства полупроводников, снижение уровня потерь силовых ключей и повышение их эффективности, появление новых средств моделирования и проектирования позволяет создавать преобразователи ветротурбин с уникальными технико-экономическими показателями. Увеличение плотности мощности силовых ключей и постоянное стремление к снижению массогабаритных показателей делает разработку конструкции силовых преобразователей одним из самых сложных этапов проектирования. Это в полной мере относится к конвертерам ветротурбин — одним из самых энергонасыщенных изделий силовой электроники. Общие принципы проектирования ветроэнергетических установок в принципе применимы ко всем изделиям силовой электроники, поэтому на примере преобразователей ВЭУ можно проследить основные тенденции ее развития.

В статье рассмотрены различные схемотехнические решения узлов современных вторичных источников питания, проведен анализ их эффективности, позволяющий более осознано подойти к разработке нового источника питания или к выбору готового устройства.

Применение на электроподвижном составе тяговых асинхронных электродвигателей взамен коллекторных позволяет увеличить мощность электроподвижного состава и его силу тяги, снизить расходы на эксплуатацию, повысить надежность, улучшить использование сцепной массы, повысить энергетические показатели (КПД и коэффициент мощности) за счет применения экономичных способов регулирования мощности преобразователей.

Расположенный во Франции дизайнерский центр SEMIKRON уже более 45 лет занимается разработкой силовых преобразователей напряжения на заказ. Недавно была создана новая международная исследовательская и конструкторская сеть SEMIKRON, предназначенная для повышения эффективности и качества работ. Первой разработкой нового подразделения явился силовой модуль SEMIKUBE, представляющий собой универсальную платформу для построения 3-фазного инвертора IGBT.

Необходимость правильного управления процессами включения и выключения многовыходных источников питания была известна еще на заре развития радиотехники. Еще во времена ламповых систем для продления срока службы ламп рекомендовалось подавать анодное напряжение только после полного прогрева катода. В большинстве случаев невыполнение этого правила не могло привести к катастрофическим последствиям, и разработчики просто его игнорировали. В крайнем случае для выпрямления анодного напряжения использовался ламповый выпрямитель, который сам начинал функционировать только после прогрева катодов входящих в него ламп, чем и обеспечивал необходимую задержку подачи анодного напряжения.

Системы накопления энергии на ультраконденсаторах позволяют избежать проблем на пассажирском транспорте при перебоях в электросети и, в качестве приятного дополнения, cэкономить до 30% электроэнергии.

Для создания запаса электрической энергии в автономных системах используют химические аккумуляторы стандартного ряда напряжений (6, 12 и 24 В), а в системах, где требуется импульсное потребление энергии — емкостные накопители (конденсаторы), в качестве которых в последние годы все чаще применяются конденсаторы с двойным электрическим слоем, имеющие предельное напряжение от 14 до 100 В.

В статье рассматриваются существенные особенности симметричной работы двухтрансформаторного мостового DC-DC преобразователя напряжения при «мягкой» коммутации транзисторов.

В статье рассмотрены основные типы модулей питания и законченные решения, которые предлагает фирма Vicor для конструирования AC-DC источников питания средней мощности. Особое внимание уделено источникам питания для жестких условий эксплуатации.

Более 20 лет компания International Rectifier выпускает высоконадежную продукцию (High Reliability, Hi-Rel), которая находит широкое применение в ракетно-космической технике, гражданской и военной авиации, системах вооружения, связи и навигации, в медицинском и специальном промышленном оборудовании. Одним из видов продукции компании International Rectifier являются DC-DC преобразователи напряжения и сетевые фильтры (фильтры питания). Они составляют основу систем электропитания авиационных объектов различного назначения, военных и коммерческих ракетно-космических комплексов, систем вооружений, связи и специального промышленного оборудования.

В данной статье представлены 1000-ваттные вторичные источники питания серии FPS1000, разработанные специалистами фирмы Nemic-Lambda, силовая схема и топология которых базируется на технических решениях, опробованных в интеллектуальных вторичных источниках питания серии Genesys [1].

Статья посвящена анализу критериев оценки параметров цепи управления дроссельных регуляторов тока. Также предложен новый критерий оценки параметров цепи управления. Проведенные исследования процессов в цепи управления регуляторов тока позволили обосновать выбранный критерий и сформулировать определения таких режимов работы регулятора,как вынужденное намагничивание, свободное намагничивание и граничный режим.

В статье описывается расчет статических характеристик обратноходового преобразователя напряжения, построенного на основе ШИМ-модулятора с токовым управлением. Показано, что точное описание характеристик защиты по току возможно только при учете потерь, приводящих к увеличению запасенной в силовом трансформаторе энергии.

Новый принцип «плавающих потенциалов» в емкостных делителях напряжения позволяет реализовать обратимую взаимосвязь каналов питания постоянного и переменного тока с высокой массо-энергетической эффективностью и высоким качеством электроэнергии автономной системы электроснабжения.

Существующие варианты схемотехнических решений для измерения тока в активных корректорах коэффициента мощности не дают однозначного решения проблемы. Знание плюсов и минусов той или иной схемы позволит разработать хорошее схемотехническое решение инженерам, которые впервые подходят к проектированию корректоров коэффициента мощности.

Связанный дроссель — мощное средство микроминиатюризации DC-DC конверторов. Как показано автором ранее, применение связанного дросселя вместо двух отдельных позволяет при тех же пульсациях и потерях в меди почти вдвое сократить объем магнитного материала, а при тех же затратах магнитного материала — примерно вдовое уменьшить потери в меди и более рационально использовать конструктивный объем [7]. Возможность же получения нулевых пульсаций тока при конечных размерах реактивных элементов является совершенно уникальной.

Для уменьшения энергопотребления и повышения производительности элементы топологии процессорных ядер имеют меньшие размеры и требуют меньших напряжений питания, чем напряжения системной шины. Управление питанием в таких системах требует особого внимания. Микросхемы управления питанием предыдущих поколений и литература по их применению не предлагают адекватных решений проблем соотношения из надежности, производительности и стоимости, с которыми сталкиваются разработчики. В статье предлагаются решения по управлению последовательностью включения выходных напряжений и применению новых микросхем управления питанием для повышения надежности систем и уменьшения их стоимости.

В статье представлены программируемые источники питания серии Genesys фирмы Nemic-Lambda (Израиль), характеризующиеся высокими энергетическими, массо-габаритными, точностными и надежностными показателями. Изделия подключаются к интерфейсам последовательной связи и программируются дистанционно. Возможность подключения к универсальной интерфейсной шине GPIB позволяет легко интегрировать изделия в системы испытательного оборудования.

Идея интеграции магнитных компонентов в силовой части DC-DC конвертора открывает перед импульсными устройствами новые перспективы. Для питания основной массы радиоэлектронной аппаратуры требуется в какой-либо форме энергия постоянного тока разных уровней напряжения и мощности. Физически невозможно реализовать управляемый трансформатор постоянного напряжения, но именно он был бы идеальным конечным результатом при проектировании DC-DC конверторов.

В статье рассмотрены вопросы построения современных высоковольтных источников питания с постоянным выходным напряжением и предложены меры по повышению их эффективности.

Статья продолжает тему, начатую в первом выпуске «Силовой Электроники» материалом «Устройства заряда на базе однотактных комбинированных преобразователей напряжения» [4], и касается моделирования электромагнитных элементов преобразователей. В качестве объекта взят силовой трансформатор комбинированного преобразователя напряжения, о котором шла речь в упомянутой статье.

В статье приводятся результаты разработки, исследования и производства реверсивного тиристорного преобразователя, реализующего различные алгоритмы тока в цепи электролизеров по производству галлия. Данная статья является составной частью и развитием работ, проводимых авторами в направлении силовых управляемых выпрямителей для электротехнологии.

Проектирование импульсных источников питания на базе интегральных микросхем фирмы Power Integrations.

В статье описаны различные методы коррекции коэффициента мощности, указаны их особенности, преимущества и недостатки. Приведена информация, позволяющая сравнить некоторые существующие микросхемы для реализации коррекции у импульсных источников питания.

Традиционная структура системы бесперебойного питания переменного тока включает в себя выпрямитель с импульсным корректором коэффициента мощности, емкостный сглаживающий фильтр, аккумуляторную батарею, инвертор с синусоидальным напряжением и низкочастотный фильтр переменного тока.

В данной статье рассмотрены транзисторные преобразователи напряжения фирм XP Electronics и Magnetek, наиболее полно отражающие передовые решения для этого типа изделий. Представлены основные параметры, функциональные особенности, структурные схемы, даны рекомендации по применению данных преобразователей напряжения в энергетических системах.

Работа современной аппаратуры невозможна без использования в ней аккумуляторных батарей, являющихся как основными источниками питания, так и резервными. В статье приводится сравнительная характеристика основных типов аккумуляторных батарей, а также типы и основные параметры микросхем для зарядных устройств, выпускаемых фирмой Linear Technology.

Вниманию читателей предлагается схема однотактного комбинированного преобразователя, совмещающая положительные качества обратноходового и прямоходового преобразователя напряжения.

В статье дается краткий обзор силовых управляемых выпрямителей для различных электротехнических установок.

При работе однотактного преобразователя напряжения на ключевом транзисторе возникают перенапряжения, обусловленные как коммутационными процессами, так и процессами, связанными с перемагничиванием сердечника силового трансформатора. Эти перенапряжения достигают больших значений и могут привести к выходу из строя полупроводниковых приборов, а также способствуют увеличению уровня помех на входе преобразователя напряжения.

В статье рассмотрены основные технические характеристики модулей питания (DC-DC преобразователей напряжения и DC-DC регуляторов напряжения) компании Ericsson Power Modules — одного из ведущих поставщиков источников питания.

В современных системах связи и автоматики с использованием ПЭВМ, аппаратуры передачи данных, новых средств засекречивания информации и другой электронной аппаратуры из-за нестабильной работы системы электропитания (СЭП) возникает 75% случаев потерь информации, 65% выхода из строя периферийного оборудования, 65% неисправностей в компьютерных системах.