і
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ [}
Александр Черномырдин
г. Магнитогорск
E-mail: chav1961@radioliga.com
Синхронные выпрямители
Одной из серьезных проблем, с
которой приходится сталкиваться
разработчикам при конструировании
мощных источников питания, являет-
ся значительная тепловая мощность,
рассеиваемая на диодах выпрямите-
ля. Особенно остро эта Проблема
встает при изготовлении малогаба-
ритных импульсных конверторов, где
любая излишняя рассеиваемая теп-
ловая мощность является крайне не-
желательной - как по тепловым, так
и по габаритным соображениям. Не-
обходимость отвода тепла вынужда-
ет разработчиков вводить в конструк-
цию крупногабаритные радиаторы,
применять принудительный обдув и
другие меры для снижения темпера-
туры диодов. Но даже эффективный
отвод тепла не снимает при этом дру-
гой проблемы - бесполезной траты
энергии, фактически идущей на обо-
грев воздуха,
Причиной выделения тепла в вып-
рямителях является падение напря-
жения на р-п-переходе силового ди-
ода. Это напряжение обусловлено
принципом работы диода, имеет не-
линейную зависимость от прямого
тока и составляет0,5.
..1 В. Устранить
его какими-либо схемно-технически-
ми решениями нельзя. Поэтому во
всем мире в качестве альтернативы,
диодным выпрямителям сейчас ак-
тивно разрабатываются т.н. синхрон-
ные выпрямители.
Основная идея синхронного вып-
рямителя заключается в том, что си-
ловые диоды в нем заменяются по-
левыми транзисторами. Работа поле-
вого транзистора основана на прин-
ципах, отличных от принципа рабо-
ты диода, р-п-переход на пути тока в
нем отсутствует, а сопротивление
канала современных полевых тран-
зисторов уже доведено до единиц
миллиом (и, очевидно, будет сни-
жаться и в дальнейшем). Вследствие
этого, при сравнимых с диодами то-
ках, падение напряжение на канале
полевого транзистора оказывается в
районе 0,1.
..0,2 В, что почти на поря-
док меньше падения напряжения на
диоде. Соответственно этому, почти
на порядок снижается и тепловыде-
ление. Как это сказывается на габа-
ритах, весе и экономичности конст-
рукции, нет нужды говорить.
При разработке синхронных вып-
рямителей конструкторам приходит-
ся решать одну неприятную пробле-
му. Дело в том, что все без исключе-
ния полевые транзисторы, предназ-
наченные для силовой электроники,
выпускаются со встроенным обрат-
ным диодом (это обусловлено, в том
числе, и особенностями технологии
их производства). Иэ-за этого поле-
вой транзистор, как активный эле-
мент, в одном из направлений все-
гда проводит ток, независимо от по-
данного на него управляющего сиг-
нала. Такая особенность приводит к
тому, что заменить диоды полевыми
транзисторами “один в один” оказы-
вается невозможным, поэтому схемо-
техника и синхронного выпрямителя,
и устройства управления им, оказы-
вается существенно сложнее. Меж-
ду тем существует очень простой спо-
соб решения этой проблемы, если ис-
пользовать в синхронном выпрями-
теле полевые транзисторы в инверс-
ном режиме.
Полевой транзистор, по своему
принципу работы - симметричный
прибор, т.е. выходы истока и стока в
нем взаимозаменяемы. В реальных
транзисторах это не так, но это - ис-
ключительно особенности техноло-
гии их изготовления. Если подать на
реальный полевой транзистор напря-
жение обратной полярности, в нем
откроется обратный диод, и через
него потечет ток. Если же одновре-
менно с этим подать на затвор тран-
зистора отпирающее напряжение, то
канал полевого транзистора тоже от-
кроется, и окажется подключенным
параллельно обратному диоду. А по-
скольку падение напряжения на ка-
нале полевого транзистора значи-
тельно ниже, чем на р-п-переходе об-
ратного диода, канал транзистора
фактически “выключит” обратный
диод из работы, и весь ток потечет
по каналу, что нам, собственно, и тре-
бовалось. При подаче же на транзи-
стор “нормального” напряжения на
затвор его следует подать запираю-
щее напряжение, и в этом случае он
будет всегда закрыт, чем будет обес-
печена необходимая электрическая
прочность. Такой способ управления
позволяет заменять силовые диоды
транзисторами “один в б*дин”, напри-
мер, изготовить на одном транзис-
торе однополупериодный выпрями-
тель, что при “нормальном” способе
управления полевым транзистором
просто невозможно.
Вы прямление
прямоугольного
нап ряж ен ия
Выпрямление прямоугольного
напряжения, вырабатываемого им-
пульсными конверторами - наиболее
простая задача, поскольку сама фор-
ма напряжения идеально подходит
14
U
Радиолюбитель - 10/2007
предыдущая страница 14 Радиолюбитель 2007-10 читать онлайн следующая страница 16 Радиолюбитель 2007-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст