Современная электроника №1/2026

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 11 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 1 / 2026 трансформатора с помощью активно- го ограничителя, которая имеет наи- лучшие характеристики – повышен- ное значение КПД и меньшее значение перенапряжения на силовом ключе. Но для реализации структуры с актив- ным ограничителем требуются допол- нительный высоковольтный ключ ограничителя на P- или N-канальном MOSFET-транзисторе и ограничитель- ный конденсатор, что является неже- лательным для радиационно-стойкой структуры. В случае кратковременно- го открывания дополнительного тран- зистора активного ограничителя при воздействии заряженной частицы воз- никает прямой короткозамкнутый путь от низкоимпедансного источни- ка первичного напряжения на землю, что может привести к выходу из строя преобразователя [4]. Детально совре- менные высокочастотные структу- ры прямоходового преобразователя функционирующего в режиме ШИМ с резонансным размагничиванием сер- дечника трансформатора рассматрива- ются в многочисленной зарубежной и отечественной литературе, напри- мер [5], [6]. Для построения высокоэффективных преобразователей напряжения тре- буются и другие улучшения – необхо- димы улучшения в конструкции маг- нитных компонентов. Использование новых магнитных материалов, создан- ных для максимизирования площади меди, доступной для передачи энер- гии, позволяют достичь действитель- но очень высоких уровней удельной мощности. Главным результатом явля- ется увеличение значения энергии, которую может передать трансформа- тор. Используется магнитный матери- ал, который обеспечивает оптималь- ное соотношение геометрических размеров. Применяется феррит с низ- кой величиной объёмных удельных магнитных потерь и высокой темпера- турной стабильностью. Целью разра- ботки является пропорция магнитно- го компонента, которая максимально увеличивает токопроводящий объём меди и минимизирует объём феррита и длину витка. Конструкция предусма- тривает прямоугольное соотношение геометрических размеров (2:1) и рав- на приблизительно половине высоты стандартного магнитного компонен- та. Сердечник трансформатора также специально сконструирован для бес- каркасной намотки с использованием плоского медного провода. На рис. 2 показан внешний вид конструкции 120-ваттного гибридно-плёночного преобразователя напряжения серии LDCD/(20-50) – хорошо видны низко- профильные трансформаторы. Устранением зазоров, свойствен- ных круглым проводам, и площади, затрачиваемой на каркасы, в магни- топроводе достигается коэффициент заполнения меди до 80% (стандартная обмотка проводом круглого сечения на каркасе имеет типовой коэффици- ент заполнения меди приблизительно 50%). Провода плоского сечения так- же уменьшают потери минимизиро- ванием сопротивления обмотки по переменному току на высокой часто- те, которое может быть значитель- но выше, чем сопротивление посто- янному току. Основные полученные результаты включают в себя: умень- шение глубины скин-эффекта, умень- шение межобмоточной ёмкости, индуктивности рассеяния и гистере- зисных потерь. Для пропитки обмот- ки магнитного компонента применя- ется специальный компаунд с низким уровнем потерь, высокой теплопро- водностью, разработанный, чтобы способствовать повышению переда- чи теплоты. Компаунд был выбран с низким коронным разрядом, низки- ми потерями, высокой теплопроводно- стью и оптимальной температурной совместимостью с ферритовым мате- риалом. Высота магнитного компонента является также критическим пара- метром в преобразователях с высо- кими уровнями удельной мощности. Так как магнитные компоненты явля- ются самыми высокими компонента- ми источника питания, уменьшение их высоты является существенным условием уменьшения общего объёма источника питания. Низкопрофиль- ный магнитный компонент (высота приблизительно 9 мм), используемый в преобразователях, уменьшает высо- ту корпуса до 10,66 мм (макс.). Этот раз- мер является важным в двух отноше- ниях. Источники питания обычно являются самыми высокими элемен- тами на печатной плате, следователь- но, уменьшение их высоты позволяет сократить расстояние между плата- ми и уменьшить общий объём систе- мы. Более низкая высота модуля так- же способствует передаче тепла. Так как наиболее эффективным способом для источника питания рассеять тепло является использование кондуктивно- го теплоотвода, который реализуется соединением теплоотводящей поверх- ности корпуса (основание) к теплоот- воду (этим теплоотводом может быть печатная плата, стенка корпуса или промышленный радиатор), бо́льшая площадь поверхности означает луч- шую суммарную кондуктивную пере- дачу тепла. Более низкая высота мак- симизирует площадь поверхности для данного объёма. Преобразователь оди- накового объёма с высотой 12,7 мм будет иметь площадь теплопроводя- щего основания для рассеяния тепла меньше на 24%, чем преобразователь с высотой 9,65 мм. Конструкция с явно выраженной плоской формой даёт лучшее соотношение между поверх- ностью охлаждения и объёмом [7]. Рабочая температура преобразовате- ля непосредственно влияет на интен- сивность отказов, которая удваивается при увеличении рабочей температу- ры на каждые 15ºC – чем ниже темпе- ратура корпуса модуля, тем длитель- нее время наработки до отказа. При известных рабочих условиях тепло- вая мощность, рассеиваемая в моду- ле, известна, и повышенная темпе- ратура модуля может быть снижена улучшением условий отвода тепла, таким образом значительно увели- чив срок службы модуля. В табл. 2 приведены параметры рекомендуе- мого радиатора для некоторых моде- лей, рассчитанные с учётом рассеивае- мой мощности и теплового импеданса модулей. Для лучшего отвода тепла от нагретой поверхности модуля необхо- димо устанавливать модули на тепло- отвод с плотным прилеганием через теплопроводящую пасту или тепло- Рис. 2. Внешний вид конструкции модуля LDCD/(20-50)-15-120/SP – на изображении модуля с удалённой крышкой видны низкопрофильные конструкции трансформаторов