Программы
Книги
Статьи

Силовая электроника
Скачать книгу  

ОГЛАВЛЕНИЕ


Эта книrа
не учебник, не справочник и не научно
исследова

тельская МОНО,rрафия. Она написана инженером
практиком на OCHO

вании личноrо опыта и призвана помочь неискушенному читателю
по возможности быстро и не утомительно разобраться в принципах
работы импульсных устройств электропитания, «включиться» В об

ласть проектирования устройств СИЛОВОЙ электроники.
Н
сколько слов об истории появления «Силовой электроники»
специально для тех, кто не держал в руках ее первое издание. Идея Ha

писать эту книry возникла после продолжительноrо обшения в Интер

нете с коллеrой
радиолюбителем, задумавшим сделать импульсный
сварочный аппарат. Однажды коллеrа с досадой СООQЩИЛ, что при оче

редном испытании «сварочника» сrорел комплект дороrих транзисто

ров, и тут же прислал\ схему с просьбой обсудить использованные Tex

нические решения. Так завязалась долrая WIодотворная техническая
переписка, в продолжение которой приходилось порой отвечать на .
элементарные, но все
таки важные вопросы. Позже к переписке под
.
ключились еще несколько радиолюбителей. Вопросы людей, живущих
не то что в разных rородах, а в разных странах, совпадали с поразитель

ной точностью!
Первое издание книrи «Силовая электроника для любителей и про

фесеионалов» [1] вышло в издательстве «Солон... Пресс» в 2001 rоду.
Бремя, прошедшее с MOMeHra появления книrи на прилавках маrази

нов, показало, что «Силовая электроника» нашла CBoero читателя, при
-
чем не только среди радиолюбителей, интересующихся вопросами ИМ

пульсноrо электропитания. Живой интерес к книrе БЬрI проявлен про

фессиональ,НЫМИ разработчиками изделий электронной силовой
преобразовiпельной техники и студентами технических вузов. А после
roro как автор открыл СВОЙ сайт [2] в Интернете, на ero электронный
а,црес буквально обрушился шквал самых разных читательских писем,
не иссякающий до настоящеrо момента. KTO
TO блаrодарил «за науку»,
KTO
TO спрашив'V! совета, иные сожалели о том, что та или иная инте
ресная тема не нашла отражения на страницах. Вот несколько KopOT

ких выдержек из читательской почты:
...Уже около 20да ваша кни2а
любимая и настольная.
Дмитрий Петров, 2. Орел


...Кни2а, в которую <<ныряю», обычно утыкана закладками. «Силовая
электроника»
такая кни2а. Буду рад видеть ее 2
e издание.
СтрЫ2ин М. A
, 2. Краснодар


...Заnоем прочитал кни2У про импульСные источники.


Трудовик И.


...Хочу искренне побла20дарить автора: KHи
a стала «информационным
бестселлером» по компенсации пробелов в специальных знаниях.
Александр, 2. Jruee


... Спасибо за кни2У и ту информацию, которую вы в нее поместили. Жалко,
что объе.м маловат и все так кратко.


Armi


Приобрел вашу полезную кни2У, но не нашел в ней ниче20 по резонансным
источникам питания.


Алексей Журавлев


Хотя я в радиолюбительстве и конструировании импульсных блоков питания
не новичок, тем не менее удалось почерпнуть кое
что новое. Спасибо за ценное
пособие для радиолюбителей. .


..


Станислав Косенко, 2. Воронеж


Встречалась в письмах и критика, порой весьма жесткая. Все это, а
также катастрофическая нехватка времени, лишающая автора возмож

ности отвечать обстоятельно на все читательские пись
[3, подтолкнула
к мысли, что необходимо продолжить разrовор на страницах BToporo
издания книrи, значительно обновленноrо и дополненноrо. .Тем более
что импульсная техника, техника COBpeMeHHoro электропитания входит
в сферу и радиолюбительских, и профессиональных авторских интере

сов, а значит, уже накопилось MHoro HOBoro материала, которым хочет

ся поделиться.
Тот, кто хоть раз сталкивался 1} жизни с силовой техникой
в Ka

честве разработчика или ремонтника, знает, что эта область эл е ктрони

ки рождает массу кажущихся неразрешимыми вопросов. Силовая им

ПУJlьсная техника не прощает ошибо,к, не дает времени на «разбор по

летов»
один неверный шаr, и она cropaeT, как новоrодняя хлопушка.
Здесь вновь хочется привести цитату из книrи п. Хоровица и У. Хилла
[3): «Импульсные источники сложны И хитроумны с точки зрения Ha
дежности. Необходимы специальные индуктивности и трансформато

ры. Наш совет
откажитесь от их проектирования, покупайте то, что
вам нужно!» Действительно, пару десятков лет назад этот совет был
весьма актуален. Теперь же, с появлением ПРИНlIИПИально новых элек

тронных ко
понентов, задача проектирования импульсных источни

ков упростилась настолько, что даже радиолюбители cMoryт получить
хорошие результаты в своей домашней лаборатории. Однако и при co

временном уровне развития силовоЙ элементной базы проектирование
импульсноrо источника остается «задачей СО мноrими неизвестными».
Достаточно трудно протекает знакомство с импульсной техникоЙ у
молодых профессиональных разработчиков. Современный стиль рабо

ты в конструкторских бюро дает минимум времени молодому специа

листу на «раскачку», на освоение предмета работы, почти сразу застав

ляет «впряrаться» Б серьезный производственный процесс, сразу же
рисовать работающие и надежные схемы. В условиях же конкуренции,
коrда опытом просто так не делятся' или, в крайнем случае, делятся за
определенную оплату, основным источником повышения профессио

нальноrо уровня становятся книrи.
Проведя достаточно подробное библиоrрафическое исследование,'
автор F rоречью отмечает: большинство отечественных книr по сило

вой электронике, изданных более десятка лет назад, либ
рассчитаны
на опытноrо читателя, либо потеряли актуальность. Сведени
, coдep

жащиеся в них, как правило, трудны для понимания начинающими
разработчиками и радиолюбителями. Иностранные издания в этом OT

ношении выrлядят лучше, но далеко не все CMOryт их разыскать, далеко
не все владеют иностранными языками.
Однако нельзя сказать, что современная отечественна
техниче

ская литература обходит стороной область Сl1ЛОВОЙ электроники. Луч

шее современное отечественное издание [4], вышедшее в 2000 [оду, к
сожалению, страдает теми же «болячками», которыми страдают книrи
10
20
летней давности: основное внимание уделяется проектирова

нию на основе мощных биполярных транзисторов. Но в целом по сти
.
лю изложения книrа заслуживает внимания cOBpeMeHHoro читателя.
Очень MHoro актуальных публикаций, как чисто теоретических, так
и рекомеНllУЮШИХ rотовые для ПОВТ9рения конструкции, «рассыпано»
В профессиональных и радиолюбительских журналах. Конечно, жур

нальные публикации не СЛИIIlКОМ удобны в быстром современном
мире
они имеют свойство «проходить», забываться, и потом стоит
затратить немало усилий, чтобы найти нужную стаrью. Столкнувшись
с подобными проблемами, автору ничеrо не оставалось, как написать
собственную книrу, в котррой собрать передовой мировой опыт разра
ботки силовой электронной техники, в какОЙ
ТО мере снять проблему
дефицита актуалЫ-IОЙ литературы. В книrе, кроме Toro, удалось помес

тить MHoro полезных специальных сведений, которые едва ли можно
найти в учебниках.
Лучшим изданием прошлых лет, посвященным проектированию
импульсных источников, автор и по сей день считает. книry [5]. Она
была издана в 1985 [оду и за прошедшие [оды во MHoroM не потеря

ла своей актуальности. Из книr, в которых доступным языком изло

жена теория полевыХ' приборов, на Бзrляд автора, лучшим остается
издание [6], переведенное на русский язык в 1985 rоду.. Возможность
работы' в сети Интернет открывает для радиолюбителей и профес

сионалов широкие возможности информационноrо поиска. Боль

шинство ведущих мирОВЫХ фирм имеет серверы, [де можно бесnлат

но «С качать» информацию в электронном виде. Работают также ceTe

вые конференции, в рамках которых возможно запросто пообщаться
с коллеrами.

Работая над этой книrой, автор стремился построить материал так,
чтобы было интересно и радиолюбителям, имеющим небольшой прак

тический опыт, и профессиональным разработчикам. Теория здесь пе

ремежается с практическими конструкциями, доступными для повто

рения в домашних условиях. Автор приложил все усилия к тому, чтобы
теоретическая часть не казалась слишком сложной, но полностью OT

казываться от математических формул, rрафиков, аналитических pac

суждений
значит оставить законы СИЛОВОЙ электронной техники под
завесой тайны. Конечно, ни одна книrа не сможет дать всеобъемлю

щие знания по качественному инженерному проектированию, но аБ

тор надеется, что ему удастся хотя бы HeMHoro приоткрыть для читате

ля эту завесу тайны над лабиринтами силовой электроники.









 

Оrлавление


к читателям. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
. .
fлава 1. Приrлашение к разrовору . . . . . . . . . . . . . 7
fлава 2. Феррит или альсифер
что лучше? . . 15
.2.1. Основные характеристики маrнитноrо поля. 15
2.2. Как вычислить поле в маrнетиках . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3. Ферромаrнетики. . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4. Маrнитные материальi, их свойства и методы выбора. . . 27
2.5. Изделия из ферромаrнитных материалов. . . . . . . . . . 38
fлава з. О холостом ходе, rабаритной мощности,
зазорах и не только . . . . . ; . . . . . . 44
3.1. Что такое маrнитный поток? . . . . . . . . . . . . . . 45
3.2. Как рассчитать индуктивность? . . . . . . . . . . . . 47
3.3. Поrоворим о потерях в маrнитопроводе . 52
3.4. Дроссели идеальные и реальные'. . . . . . . . 56
3.5. Как работает трансформатор. . . . . . . . . . . . 59
3.6. Трансформаторы идеальные и реальные. . . 62
3.7. О фазировке обмоток трансформаторо
. . . . . 65
3.8. О rабаритной мошности и КПД . . . . . . . . . . . . 66
3.9. Зачем зазор в маrнитопроводе? . . . . . ". . . . . . . 70
fлава 4. Одножильный
хорошо, мноrожильный
лучше!. . 76
4.1. Скин
эффект и борьба с ним. . . . .. .... . 76
4.2. HeMHoro об «эффекте близости». . . . . . . . 80
fлава 5. Старый добр,ый бип
лярный . . . . . . . . . . . . 82
5.1. Ключевой режим биполярноrо транзистора . . 82
5.2. Параллельное включение транзисторов. . . . . . . . 90
5.3. Так ли хорош с.оставной транзистор? . . . . . . . 93
5.4. Предельные режимы биполярноrо транзистора . . . 95
fлава 6. Основы тепловых расчетов . . . . . . . . . . 98
,
6.1. Как оценить тепловой режим элемента. . . . . . . . . . . 98
6.2. Тепловые режимы полупроводниковых при боров . 100
6.3. Законы теплообмена. . . . . . . . . . . . . . . . '. 105
6.4. Как спроектировать радиатор. . . . . . .. .....
6.5. Тепловой режим индуктивных элементов.
rлава 7. Коrда напряжение лучше, чем ток.
7.1. ПреИМYI-цества и недостатки транзисторов MOSFE'I
7.2. Паразитные параметры и их влияние . . . ..;. . .
7.3. Полевой транзистор в режиме переключения. . . . . . .
7.4. Тепловой режим полевоrо транзистора . . . . .. . . .
7.5. Параллельное включение MOSFET . . . .. . . . .
7.6. Калейдоскоп транзисторов MOSFET . . . .
fлава 8. Почти биполярный, почти полевой.
8.1. Как устроены 1 G ВТ . . . . . . . . . . . . . .. .....
8.2. Транзистор IGBT в режиме переключения
8.3. Основные параметры транзисторов IGBT.
8.4. Тепловой режим транзисторов IGBT. . . .
8.5. I-Iемноrо о параллельной работе IGBT. . . .
8.6. Калейдоскоп транзисторов IGBT
CTpyктyPЫ .
f
aBa 9. Работаем с чоппером . . . . . . .
. 9.1. Устройство чопперной схемы. . . . . . . . . . .
9.2. 'Защита от аварийных режимов . . . . . . . . . . . .
9.3. От классическоrо диода
к диоду синхронному.
9.4. Проектируем дроссель
для чопперноrо стабилизатора. /
9.5. От теории
к практике . . . .
fлава 10. С повышением. . . . . . .
1 0.1. Устройство бустерной схемы .
10.2. Расчет параметров элементов
бустерноrо преобразователя . 242
10.3. От теории
к практике . . . . . . 246
fлава 11. Ниже нуля . . . . . . . . . . . .. . 256
11.1. Устройство инвертирующей схемы . 256
11.2. От теории
к практике . . . . . . . . . . . . 260
rлава 12. Корректируем мощность. . . . 265
12.1. Что такое коэффициент мощности . . 265
12.2. Как работает корректор коэффициента МОIЦНОСТИ . . . 270
'12.3. От теории
кпрактике . . . . . . . . . . . . . . 275
rJlaBa 13. Флайбэк . . . . . . . . . . . '. . . . . . . . . . . 284
13.1. Так ли важна rальванцческая развязка? . . . . . . . 284
13.2. HeMHoro о теории однотактных преобразователей . . . 286
13.3. Выбор режима работы флайбэк
конвертора. . . . 293
] 3.4. Защита силовоrо транзистора
от потенциальноrо пробоя . .
13.5. Флайбэк за несколько минут. . .
13.6. От теории
к практике . . . . .
fлава 14. Несколько ТРУДНЫХ вопросов.
14. J. fleMHoro о конденсаторах для силовоЙ техники.
14.2. Измеряем токи большой величины. . . . . . .
14.3. Плаваюшее управление силовыми ключами. .
fлава 15. Электронный ТянитОлкай . . . . . . . . . . . . . .
15.1. Коrда ПРИ
1еняются двухтактные схемы
15.2. Двухфазная схема типа push
pull
15.3. Полумостовая (half
bridge)
и мостовая (fuH bridge) схемы. .. ..... 351
15.4. От теории
к практике -. . . . .. .... 356
fлава 16. Балласт, с которым не утонуть. r. О.,. . . . 368
16.1. HeMHoro о работе люминесuентных ламп . 368
, 16.2. К-ак работает электронньiй балласт. . . 371
16.3. Балласт
за несколько минут. . . . . . . 376 \
16.4.0ттеории
кпрактике . . . . . . . . . . . . 378
fлава 17. Так ЛИ прост сварочный аппарат? . . 388
17.1. Сварочный аппарат
все ли так просто, как кажется? о . 388
17.2. Продолжение темы ........... .....394
fлава 18. Экскурсия к профессионалам . . . . 401
18.1. Как работают «профи» . . . .. .... 40]
Об авторе.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .. 409
Список рекомендуемой литературы . . . 411

 

 
Сайт управляется системой uCoz