Przekształtniki DC-DC
mgr inż. Adam KAWA [e-mail]
AGH Kraków, Katedra Energoelektroniki i Automatyki Systemów
Przetwarzania Energii
Plan prezentacji
" Wstęp
 Zastosowanie przekształtników DC-DC
" Podstawowe topologie:
 Buck (obni\
ająca napięcie)
 Buck-Boost (podwy\
szająco-obni\
ająca napięcie)
 Boost (podwy\
szająca napięcie)
" Elementy składowe przekształtników DC-DC
 Elementy półprzewodnikowe
 Dławiki
2
Przykład zastosowania  zasilanie procesora
Dostępne z
ródło zasilania: Wymagania zasilania:
- akumulator ok. 14V - niewielkie napięcie ok. 1V
- maksymalny prąd : < 10A - znaczny prąd: rzędu 20A
Moc strat dP = (14V-1V)*20A = 260W
Liniowy stabilizator napięcia ?
Nierealizowalne !!
Rozwiązanie: przekształtnik DC/DC obni\
ający napięcie (Buck)
Przykład zastosowania  mikrofalownik
(BOOST)
DC/DC kU = 10 - 15
Przekształtnik DC/AC z szyną pośrednią DC
Moc mikroinverterów : 100  300W
Nap. wej. : 25  50V
Przetwornice Buck i Buck-Boost
Buck
(Obni\
ający)
Buck - Boost
(Obni\
ająco-podwy\
szający)
D- współczynnik wypełnienia PWM
Wzory dotyczą pracy z ciągłym przewodzeniem
Przetwornica w topologii
BOOST
" Układy PFC w zasilaczach
" Fotowoltaika
" Nowoczesne z
ródła światła
D- współczynnik wypełnienia PWM
Przetwornica DC-DC typu boost -CCM
CCM (Continues Conduction Mode)
Przetwornica DC-DC typu boost -CCM
CCM (Continues Conduction Mode)
Przetwornica DC-DC typu boost -CCM
CCM (Continues Conduction Mode)
Przetwornica DC-DC typu boost -DCM
DCM (Discontinues Conduction Mode)
U2 zale\
y od U1, D oraz f, L, Ro !!
Przetwornica DC-DC typu boost -DCM
DCM (Discontinues Conduction Mode)
U2 zale\
y od U1, D oraz f, L, Ro !!
Przetwornica DC-DC typu boost -DCM
DCM (Discontinues Conduction Mode)
U2 zale\
y od U1, D oraz f, L, Ro !!
Przetwornica DC-DC
typu boost  ograniczenia
Wady :
" Mała sprawność przy D > 0,8
" Znaczne wymogi dla łącznika S
(przy du\
ym wzmocnieniu nap)
Zalety :
" Małe tętnienia prądu we
" Najprostsza topologia
Przetwornica DC-DC
typu boost  ograniczenia
Wady :
Krótki czas przewodzenia
" Mała sprawność przy D > 0,8
diody(tD), a więc:
" Znaczne wymogi dla łącznika S
(przy du\
ym wzmocnieniu nap)
" Istotny udział trr w tD
" Du\
e straty przewodzenia
Zalety : diody i w ESR C2
" Małe tętnienia prądu we " Rezystancje szergowe
dławika, łącznika itp
" Najprostsza topologia
Problemy z EMC !!
Konwencjonalna przetwornica DC-DC
typu boost  ogranicznia
STRATY
Wady : Du\
e RDS-on
" Mała sprawność przy D > 0,8
USmax = Uwy
" Znaczne wymogi dla łącznika S
Koszt
(przy du\
ym wzmocnieniu nap)
ISmax = Iwe max
Zalety :
" Małe tętnienia prądu we
" Najprostsza topologia
Elementy przekształtników DC/DC
A
ącznik w pełni sterowalny: najczęściej tranzystor MOSFET lub IGBT
D2PACK
TO-247 TO-220 SOIC8
Dioda mocy :
ISOTOP
Elementy przekształtników DC/DC
Dławiki
Dławiki na kształtkach
typu E ferrytowe (ze
Dławiki toroidalne
szczeliną)
proszkowe lub ferrytowe
(ze szczeliną)
Dławiki miniaturowe SMD