Современная электроника №1/2026

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 10 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2026 достигла значения 3373 Вт/дм 3 , кото- рая превысила значение выпускав- шихся в то время моделей примерно на 29%, новый преобразователь озна- меновал начало эры гибридно-плёноч- ных DC/DC-преобразователей с высо- кой удельной мощностью [2]. Существенного увеличения удельной мощности удалось достичь разработ- кой, по существу, нового метода управ- ления перемагничиванием сердечника трансформатора, разработанного спе- циально для минимизации потерь в трансформаторе, а также разработкой компактной конструкции трансфор- матора. Новая система управления позволила преодолеть существен- ные ограничения в передаче энергии, с которыми всегда сталкивается типич- ная конструкция источника питания – среди которых уравновешивание вре- мени возвращения рабочей точки сердечника трансформатора в исход- ное состояние, время прямой переда- чи и перенапряжения на силовом клю- че и выпрямительных диодах. В режиме прямой передачи энергии трансформатор выполняет сбаланси- рованную работу – сначала передача мощности в нагрузку, на интервале замкнутого состояния ключа, а потом подготовка магнитного сердечника трансформатора к очередному циклу приведением сердечника в исходное состояние, когда силовой транзистор разомкнут. Топологии импульсных источни- ков питания позволяют обеспечить этот баланс. В однотактных топологиях в транс- форматор вводится размагничива- ющая рекуперационная обмотка для перемагничивания сердечника. Основная обмотка предназначена для передачи энергии; размагничива- ющая обмотка обеспечивает сбалан- сированное восстановление силовой обмотки в каждом цикле переда- чи. Вольт-секундное произведение (вольт-временна́я характеристика), во время которого энергия передаёт- ся во вторичную цепь, индуцирует магнитный поток, который должен быть сбалансирован в выключенном состоянии транзистора размагничи- ванием трансформатора сердечника. Площадь, используемая размагничи- вающей обмоткой, недоступна для тока нагрузки, и время проводимости, как правило, ограничено до 50% для поддержания симметрии передачи мощности. Расширенные длительно- сти проводимости могут быть получе- ны при меньшем числе витков раз- магничивающей обмотки. Однако это повышает перенапряжение на сило- вых полупроводниковых компонентах и выпрямительных диодах, что требу- ет применения более высоковольтных компонентов с повышенными потеря- ми проводимости. Потребуется приме- нение диссипативных ограничителей для защиты от переходных напряже- ний, вызванных индуктивностью рассеяния, особенно когда использу- ется любое неравное отношение вит- ков первичной и размагничивающей обмоток. Более совершенная передача энер- гии достигается использованием паразитной индуктивности и ёмко- сти в преобразователе для обеспече- ния функции восстановления основ- ной обмотки. Замысел состоит в том, чтобы направить некоторую часть этой энергии в нагрузку недиссипа- тивным способом. Балансированием параметрами паразитных элемен- тов с требованиями восстановления была достигнута автоматическая и идеально сбалансированная схема восстановления магнитного сердеч- ника в однотактном прямоходовом преобразователе, которая позволила увеличить коэффициент заполнения импульсов в преобразователе (отно- шение длительности импульса к пери- оду) до 67%. Наряду с этим сердечник силового трансформатора TV1 перемагничива- ется симметрично в двух квадрантах с удвоенным размахом индукции – используются первый и третий ква- дранты сердечника по петле гистере- зиса в координатах В-H. Одновременно было ослаблено пере- напряжение на взаимодействующих полупроводниковых компонентах. В результате исключается размагни- чивающая обмотка, что предоставляет больше места для силовой обмотки и позволяет применить силовой транзи- стор MOSFET с более низким сопротив- лением RDS (ON) в открытом состоянии и более низковольтные выпрямитель- ные диоды. Этот метод также обеспе- чивает эффективное поглощение напряжения выбросов без использо- вания диссипативных демпфирую- щих цепей. Это усовершенствование позволяет использовать всю площадь обмотки сердечника трансформатора для передачи энергии – никакая часть поверхности не растрачивается для обеспечения функции симметрично- го восстановления. Комбинированный результат открытия означает значи­ тельно увеличенную эффективность передачи при использовании тополо- гии высокочастотного преобразования напряжения с ШИМ-регулированием, которая обеспечивает низкий уровень помех, работу c постоянной частотой (от 400 до 600 кГц) и позволяет реали- зовать многоканальные схемы преоб- разователей. Рассмотренный метод вспомогательного размагничивания магнитного сердечника в обратном такте работы – интервале выключен- ного состояния силового транзисто- ра – для однотактного прямоходово- го DC/DC-преобразователя защищён патентом [3]. В схеме, показанной на рис. 1, трансформатор TV1 использует- ся исключительно для передачи энер- гии без применения дополнительной обмотки и диссипативных ограничи- телей для предотвращения насыще- ния сердечника и ограничения пере- напряжения на силовом ключе. Одним из недостатков метода резонансного размагничивания сердечника транс- форматора является высокое значение перенапряжения на силовом ключе за счёт обеспечения резонанса выходной ёмкости силового ключа, что требует применения транзистора с высоким допустимым напряжением сток-исток. В прямоходовых преобразователях напряжения без повышенных тре- бований к радиационной стойкости применяется схема размагничивания Таблица 2. Значения тепловых сопротивлений некоторых моделей и рекомендуемые параметры радиатора Наименование модели Внутренний тепловой импеданс, ºC/Вт Рассеиваемая мощность (макс.), Вт Габариты теплоотвода, мм Материал теплоотвода LDCD/(20-50)-3R3-66/SP 0,91 18,6 174×100×3 Медь LDCD/(20-50)-5-100/SP 1 25 174×100×3 Медь LDCD/(20-50)-6R3-100/SP 1,1 20 174×100×3 Медь LDCD/(20-50)-28-112/SP 0,71 21 174×100×3 Медь LDCD/(20-50)-12-110/D1 1,11 22,5 174×100×3 Медь LDCD/(20-50)-15-120/D1 1,11 22,5 174×100×3 Медь