Устройство состоит из двух управляемых силовых ключей, выполненных на МОП-транзисторах, обратноходового трансформатора, блокирующего диода и двух пассивных схем рекуперативного демпфера (снаббера). Предлагаемый dc dc преобразователь имеет преимущества конфигурации недорогих схем, отличается простотой схемы управления, обладает высокой эффективностью и широким диапазоном рабочего напряжения по входной шине постоянного тока. Читателям будут представлены топология схемы, ее анализ, соображения по проектированию и экспериментальные результаты оценки характеристик обратноходового DC/DC-преобразователя новой двухключевой топологии.
Обратноходовая топология, как уже было сказано, чрезвычайно популярна и широко используется в изолированных DC/DC-преобразователях постоянного тока [1–4]. Эту топологию разработчики источников питания самого различного назначения предпочитают за ее простоту, способность формировать сразу несколько изолированных выходов и легкую оптимизацию их рабочего цикла, при этом нужно лишь выбрать коэффициент трансформации для обратноходового трансформатора. Простота частично основана на том, что в обычных конвертерах обратного хода предусмотрен один ключ на силовом МОП-транзисторе, который находится на первичной стороне преобразователя и работает относительно ее «земли». Этим обеспечивается надежное управление его затвором.
Однако недостатком этого подхода является то, что напряжение на транзисторе ключа представляет собой сумму входного напряжения, напряжения, отраженного от трансформатора, и всплеска напряжения при выключении. Такой всплеск вызван индуктивностью рассеивания, которая является общей проблемой всех обратноходовых DC/DC-преобразователей. Индуктивность рассеивания, присущая всем реальным силовым трансформаторам, особенно серьезно проявляет себя при высоком напряжении на входной шине постоянного тока (она часто формируется от входного напряжения переменного тока, которое выпрямляется и фильтруется емкостным фильтром) или при малых нагрузках [5].
Как правило, обратноходовые преобразователи выполняются по одноключевой схеме. Добавление второго ключа на МОП-транзисторе (с высокой стороны) приводит к обратноходовой топологии с двумя ключами, где всплески напряжения на каждом отдельном МОП-транзисторе ограничиваются до уровня напряжения входной шины постоянного тока. При этом энергия выброса, которая, как уже было сказано, является следствием неизбежной в реальном мире индуктивности рассеивания, также ограничивается и возвращается обратно на вход для повышения общей эффективности (КПД) преобразователя. Диссипативная схема демпфера, часто необходимая в решении с одним ключом, здесь не требуется. Кроме того, в двухключевой топологии могут использоваться МОП-транзисторы с номинальными рабочими напряжениями сток-исток, лишь ненамного превышающими напряжение входной шины постоянного тока, тогда как для одноключевой топологии нужно, чтобы максимально допустимое напряжение сток-исток ключа как минимум вдвое превышало наибольшее из возможных значений напряжения входной шины постоянного тока.
