Как гальваническая развязка влияет на импульсные преобразователи электрической энергии. Часть 1
Общеизвестно, что на размер и массу индуктивных элементов оказывают влияние рабочая частота и величина преобразуемой мощности. А именно: чем выше частота и чем меньше преобразуемая мощность, тем более компактным и легким можно сделать индуктивный элемент. Но следует учитывать, что максимальное значение рабочей частоты ограничено потерями, вызванными неидеальностью элементной базы, таким образом, на сегодняшний день оптимальным методом уменьшения трансформаторов и дросселей, не вызывающим уменьшение их КПД, является только снижение величины преобразуемой мощности– скорости передачи энергии через их магнитные поля.
В случае, когда в схеме вся энергия, отдаваемая преобразователем в нагрузку, идёт через магнитное поле по меньшей мере 1индуктивного элемента, его преобразуемая мощность РПМ равна выходной мощности РВЫХ (Рисунок 1а). Приборы с такой схемой, как правило, используются для приложений, требующих гальванической развязки входа и выхода. При этом способов сделать вес и размер индуктивных элементов меньше довольно мало, а самым оптимальным из них является преобразование как можно большего количества энергии с помощью трансформаторов, ведь при прочих равных условиях трансформатор может быть до восьми раз меньше и легче дросселя.
В ситуации, когда гальваническая развязка не требуется, выходное напряжение может быть преобразовано посредством включения активной части схемы (той части, что непосредственно меняет параметры электрической энергии) по схеме вольтодобавки (Рисунок 1б) или вольтовычитания (Рисунок 1в). Легко догадаться, что при такой схеме величина РПМ становится зависимой от соотношения напряжений на входе UВХ и выходе UВЫХ преобразователя (формула 1).
Если гальванической развязки нет, даёт возможность также снизить уровень преобразуемой мощности с тех ситуациях, когда вход активной части включен в разрыв между входом и выходом преобразователя, что часто используется в импульсных преобразователей понижающего типа (Рисунок 2а).
Для «классических» понижающей и повышающей схем (Рисунок 2) уровень преобразуемой мощности можно определить по формуле:
При этом для повышающей схемы (Рисунок 2б), использующей принцип вольтодобавки, величина преобразуемой мощности совпадает с формулой (1).
и повышающего (б) типов.
