Каков принцип работы? Я уже давно ломаю голову, но всё ещё не могу понять; не могу найти никаких приличных ссылок — полностью потерялся.
Это простая схема пуш-пул, где одна из ветвей имеет фазовый сдвиг на 180°
Представьте «чередование» как копирование вашей однофазной ячейки повышающего преобразователя N раз и тактирование каждой копии с преднамеренным фазовым сдвигов. Две фазы? Сдвиньте их на 180°. Три фазы? На 120°. Преимущество заключается в том, что пульсации тока дросселя частично компенсируются в узле суммирования, поэтому результирующая пульсация, которую видит выходной конденсатор, имеет как меньшую амплитуду, так и N-кратно более высокую частоту, что позволяет уменьшить размеры магнитных компонентов и фильтрующих конденсаторов при распределении тепловой нагрузки по большему количеству ключей.
Чередование на самом деле является однофазным фазовым сдвигом, двухфазное чередование - это фазовый сдвиг на 180 градусов, а трёхфазное чередование - это фазовый сдвиг на 120 градусов
Пуш-пул с чередующимся параллельным повышением — на самом деле “склеивание” трёх концепций:
- Пуш-пул: Два основных транзистора работают по очереди, трансформатор двунаправленно возбуждается, сначала низковольтный постоянный ток нарезается в два канала квадратных волн со сдвигом 180°, затем с помощью трансформатора происходит повышение и изоляция.
- Повышение: Полученный постоянный ток после выпрямления вторичной обмотки уже выше, чем на первичной. Если коэффициент заполнения D>0.5, теоретически можно ещё поднять.
- Чередующееся параллельное включение: Два (или N) таких модуля пуш-пул с повышением включаются параллельно, сигналы управления последовательно сдвинуты на 360°/N, одноимённые выводы входной/выходной обмоток соединяются параллельно, общий фильтрующий конденсатор.
Рабочие такты (пример для 2 фаз, сдвиг 180°):
- t0-t1: Фаза 1: основной транзистор включен, первичная обмотка трансформатора 1 “верх плюс, низ минус”, вторичная обмотка через диод питает фильтрующий кондасатор и нагрузку; основной транзистор фазы 2 выключен, её трансформатор в состоянии магнитного сброса.
- t1-t2: Мёртвая зона, оба основных транзистора выключены, ток дросселя продолжает течь через индуктивность рассеяния вторичной обмотки + выпрямительный диод.
- t2-t3: Фаза 2: основной транзиктор включен, трансформатор 2 возбуждается в обратном направлении, вторичная обмотка через другую группу диодов питает нагрузку; фаза 1 сбрасывается.
- t3-t4: Мёртвая зона, возврат в исходное состояние.
Таким образом токовые пульсации двух фаз взаимно “заполняют впадины” на входе и выходе, частота пульсаций удваивается, а амплитуда уменьшается вдвое; при этом каждая фаза передает только половину мощности, токовая нагрузка компонентов снижается, тепловой дизайн упрощается. Продолжение увеличения числа фаз (3, 4, 5…) может ещё больше подавить пульсации, мощность линейно масштабируется.
Ключевые моменты:
- Коэффициент трансформации n определяет “грубое повышение” — пиковое значение вторичной обмотки ≈ n·Vin, коэффициент заполнения D осуществляет “тонкую настройку” напряжения после выпрямления.
- Сам пуш-пул требует D максимально близко к 0.5, иначе смещение приведёт к насыщению; после чередования необходимо поддерживать одинаковый D для всех фаз, симметричную топологию.
- После чередующегося параллельного включения частота выходных пульсаций = N·fsw, потери ESR конденсатора и объем синхронно снижаются; входные токовые пульсации также значительно уменьшаются, что позволяет уменьшить размеры EMI-фильтра.
- В системе управления нужен только один контур напряжения, внутри используется контур балансировки токов (или простая равномерная токовая компенсация по коэффициенту заполнения), ШИМ-сигналы всех фаз последовательно сдвинуты на 360°/N.
Кратко: сначала низковольтный постоянный ток “рубится” пуш-пулом в высокочастотный переменный → трансформаторное повышение → выпрямление в высоковольтный постоянный ток, затем N таких блоков “чередуются и включаются параллельно”, заставляя их работать по очереди, мощности складываются, пульсации компенсируются, что позволяет эффективно и компактно реализовать киловаттное повышение в условиях низкого напряжения и высокого тока (топливные элементы, автомобильные 12 В→400 В и т.д.).